sched/fair: Get rid of scaling utilization by capacity_orig
[cascardo/linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra <pzijlstr@redhat.com>
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables below are dependent on this value.
665  */
666 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
667 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
668 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
669
670 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
671 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
672 {
673         struct sched_avg *sa = &se->avg;
674
675         sa->last_update_time = 0;
676         /*
677          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
678          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
679          * will definitely be update (after enqueue).
680          */
681         sa->period_contrib = 1023;
682         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
683         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
684         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
685         sa->util_sum = LOAD_AVG_MAX;
686         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
687 }
688
689 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
690 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
691 #else
692 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
693 {
694 }
695 #endif
696
697 /*
698  * Update the current task's runtime statistics.
699  */
700 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
701 {
702         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
703         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
704         u64 delta_exec;
705
706         if (unlikely(!curr))
707                 return;
708
709         delta_exec = now - curr->exec_start;
710         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
711                 return;
712
713         curr->exec_start = now;
714
715         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
716                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
717
718         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
719         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
720
721         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
722         update_min_vruntime(cfs_rq);
723
724         if (entity_is_task(curr)) {
725                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
726
727                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
728                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
729                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
730         }
731
732         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
733 }
734
735 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
736 {
737         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
738 }
739
740 static inline void
741 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
742 {
743         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
744 }
745
746 /*
747  * Task is being enqueued - update stats:
748  */
749 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
750 {
751         /*
752          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
753          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
754          */
755         if (se != cfs_rq->curr)
756                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
757 }
758
759 static void
760 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
761 {
762         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
763                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
764         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
765         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
766                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
767 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
768         if (entity_is_task(se)) {
769                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
770                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
771         }
772 #endif
773         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
774 }
775
776 static inline void
777 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
778 {
779         /*
780          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
781          * waiting task:
782          */
783         if (se != cfs_rq->curr)
784                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
785 }
786
787 /*
788  * We are picking a new current task - update its stats:
789  */
790 static inline void
791 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
792 {
793         /*
794          * We are starting a new run period:
795          */
796         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
797 }
798
799 /**************************************************
800  * Scheduling class queueing methods:
801  */
802
803 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
804 /*
805  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
806  * calculated based on the tasks virtual memory size and
807  * numa_balancing_scan_size.
808  */
809 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
810 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
811
812 /* Portion of address space to scan in MB */
813 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
814
815 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
816 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
817
818 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
819 {
820         unsigned long rss = 0;
821         unsigned long nr_scan_pages;
822
823         /*
824          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
825          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
826          * on resident pages
827          */
828         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
829         rss = get_mm_rss(p->mm);
830         if (!rss)
831                 rss = nr_scan_pages;
832
833         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
834         return rss / nr_scan_pages;
835 }
836
837 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
838 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
839
840 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
841 {
842         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
843         unsigned int scan, floor;
844         unsigned int windows = 1;
845
846         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
847                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
848         floor = 1000 / windows;
849
850         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
851         return max_t(unsigned int, floor, scan);
852 }
853
854 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
855 {
856         unsigned int smin = task_scan_min(p);
857         unsigned int smax;
858
859         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
860         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
861         return max(smin, smax);
862 }
863
864 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
865 {
866         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
867         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
868 }
869
870 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
871 {
872         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
873         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
874 }
875
876 struct numa_group {
877         atomic_t refcount;
878
879         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
880         int nr_tasks;
881         pid_t gid;
882
883         struct rcu_head rcu;
884         nodemask_t active_nodes;
885         unsigned long total_faults;
886         /*
887          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
888          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
889          * more by CPU use than by memory faults.
890          */
891         unsigned long *faults_cpu;
892         unsigned long faults[0];
893 };
894
895 /* Shared or private faults. */
896 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
897
898 /* Memory and CPU locality */
899 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
900
901 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
902 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
903
904 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
905 {
906         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
907 }
908
909 /*
910  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
911  * occupy the first half of the array. The second half of the
912  * array is for current counters, which are averaged into the
913  * first set by task_numa_placement.
914  */
915 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
916 {
917         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
918 }
919
920 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
921 {
922         if (!p->numa_faults)
923                 return 0;
924
925         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
926                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
927 }
928
929 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
930 {
931         if (!p->numa_group)
932                 return 0;
933
934         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
935                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
936 }
937
938 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
939 {
940         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
941                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
942 }
943
944 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
945 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
946                                         int maxdist, bool task)
947 {
948         unsigned long score = 0;
949         int node;
950
951         /*
952          * All nodes are directly connected, and the same distance
953          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
954          */
955         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
956                 return 0;
957
958         /*
959          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
960          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
961          */
962         for_each_online_node(node) {
963                 unsigned long faults;
964                 int dist = node_distance(nid, node);
965
966                 /*
967                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
968                  * for placement; nid was already counted.
969                  */
970                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
971                         continue;
972
973                 /*
974                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
975                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
976                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
977                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
978                  * of each group. Skip other nodes.
979                  */
980                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
981                                         dist > maxdist)
982                         continue;
983
984                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
985                 if (task)
986                         faults = task_faults(p, node);
987                 else
988                         faults = group_faults(p, node);
989
990                 /*
991                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
992                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
993                  * directly connected bounce traffic through intermediate
994                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
995                  * The further away a node is, the less the faults count.
996                  * This seems to result in good task placement.
997                  */
998                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
999                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1000                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1001                 }
1002
1003                 score += faults;
1004         }
1005
1006         return score;
1007 }
1008
1009 /*
1010  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1011  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1012  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1013  * evenly spread out between numa nodes.
1014  */
1015 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1016                                         int dist)
1017 {
1018         unsigned long faults, total_faults;
1019
1020         if (!p->numa_faults)
1021                 return 0;
1022
1023         total_faults = p->total_numa_faults;
1024
1025         if (!total_faults)
1026                 return 0;
1027
1028         faults = task_faults(p, nid);
1029         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1030
1031         return 1000 * faults / total_faults;
1032 }
1033
1034 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1035                                          int dist)
1036 {
1037         unsigned long faults, total_faults;
1038
1039         if (!p->numa_group)
1040                 return 0;
1041
1042         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1043
1044         if (!total_faults)
1045                 return 0;
1046
1047         faults = group_faults(p, nid);
1048         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1049
1050         return 1000 * faults / total_faults;
1051 }
1052
1053 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1054                                 int src_nid, int dst_cpu)
1055 {
1056         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1057         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1058         int last_cpupid, this_cpupid;
1059
1060         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1061
1062         /*
1063          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1064          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1065          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1066          *
1067          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1068          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1069          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1070          *
1071          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1072          * same result twice in a row, given these samples are fully
1073          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1074          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1075          *
1076          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1077          * act on an unlikely task<->page relation.
1078          */
1079         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1080         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1081                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1082                 return false;
1083
1084         /* Always allow migrate on private faults */
1085         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1086                 return true;
1087
1088         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1089         if (!ng)
1090                 return true;
1091
1092         /*
1093          * Do not migrate if the destination is not a node that
1094          * is actively used by this numa group.
1095          */
1096         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1097                 return false;
1098
1099         /*
1100          * Source is a node that is not actively used by this
1101          * numa group, while the destination is. Migrate.
1102          */
1103         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1104                 return true;
1105
1106         /*
1107          * Both source and destination are nodes in active
1108          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1109          * by migrating from more heavily used groups, to less
1110          * heavily used ones, spreading the load around.
1111          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1112          */
1113         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1114 }
1115
1116 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1117 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1118 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1119 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1120 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1121
1122 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1123 struct numa_stats {
1124         unsigned long nr_running;
1125         unsigned long load;
1126
1127         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1128         unsigned long compute_capacity;
1129
1130         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1131         unsigned long task_capacity;
1132         int has_free_capacity;
1133 };
1134
1135 /*
1136  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1137  */
1138 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1139 {
1140         int smt, cpu, cpus = 0;
1141         unsigned long capacity;
1142
1143         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1144         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1145                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1146
1147                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1148                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1149                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1150
1151                 cpus++;
1152         }
1153
1154         /*
1155          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1156          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1157          * not find this node attractive.
1158          *
1159          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1160          * imbalance and bail there.
1161          */
1162         if (!cpus)
1163                 return;
1164
1165         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1166         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1167         capacity = cpus / smt; /* cores */
1168
1169         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1170                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1171         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1172 }
1173
1174 struct task_numa_env {
1175         struct task_struct *p;
1176
1177         int src_cpu, src_nid;
1178         int dst_cpu, dst_nid;
1179
1180         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1181
1182         int imbalance_pct;
1183         int dist;
1184
1185         struct task_struct *best_task;
1186         long best_imp;
1187         int best_cpu;
1188 };
1189
1190 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1191                              struct task_struct *p, long imp)
1192 {
1193         if (env->best_task)
1194                 put_task_struct(env->best_task);
1195         if (p)
1196                 get_task_struct(p);
1197
1198         env->best_task = p;
1199         env->best_imp = imp;
1200         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1201 }
1202
1203 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1204                                 struct task_numa_env *env)
1205 {
1206         long imb, old_imb;
1207         long orig_src_load, orig_dst_load;
1208         long src_capacity, dst_capacity;
1209
1210         /*
1211          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1212          *
1213          * src_load        dst_load
1214          * ------------ vs ---------
1215          * src_capacity    dst_capacity
1216          */
1217         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1218         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1219
1220         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1221         if (dst_load < src_load)
1222                 swap(dst_load, src_load);
1223
1224         /* Is the difference below the threshold? */
1225         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1226               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1227         if (imb <= 0)
1228                 return false;
1229
1230         /*
1231          * The imbalance is above the allowed threshold.
1232          * Compare it with the old imbalance.
1233          */
1234         orig_src_load = env->src_stats.load;
1235         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1236
1237         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1238                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1239
1240         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1241                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1242
1243         /* Would this change make things worse? */
1244         return (imb > old_imb);
1245 }
1246
1247 /*
1248  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1249  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1250  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1251  * be exchanged with the source task
1252  */
1253 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1254                               long taskimp, long groupimp)
1255 {
1256         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1257         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1258         struct task_struct *cur;
1259         long src_load, dst_load;
1260         long load;
1261         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1262         long moveimp = imp;
1263         int dist = env->dist;
1264
1265         rcu_read_lock();
1266
1267         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1268         cur = dst_rq->curr;
1269         /*
1270          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1271          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1272          * is safe under RCU read lock.
1273          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1274          * put_task_struct() after the last schedule().
1275          */
1276         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1277                 cur = NULL;
1278         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1279
1280         /*
1281          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1282          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1283          */
1284         if (cur == env->p)
1285                 goto unlock;
1286
1287         /*
1288          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1289          * source and destination node. Calculate the total differential for
1290          * the source task and potential destination task. The more negative
1291          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1292          * be incurred if the tasks were swapped.
1293          */
1294         if (cur) {
1295                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1296                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1297                         goto unlock;
1298
1299                 /*
1300                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1301                  * in any group then look only at task weights.
1302                  */
1303                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1304                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1305                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1306                         /*
1307                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1308                          * tasks within a group over tiny differences.
1309                          */
1310                         if (cur->numa_group)
1311                                 imp -= imp/16;
1312                 } else {
1313                         /*
1314                          * Compare the group weights. If a task is all by
1315                          * itself (not part of a group), use the task weight
1316                          * instead.
1317                          */
1318                         if (cur->numa_group)
1319                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1320                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1321                         else
1322                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1323                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1324                 }
1325         }
1326
1327         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1328                 goto unlock;
1329
1330         if (!cur) {
1331                 /* Is there capacity at our destination? */
1332                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1333                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1334                         goto unlock;
1335
1336                 goto balance;
1337         }
1338
1339         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1340         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1341                         dst_rq->nr_running == 1)
1342                 goto assign;
1343
1344         /*
1345          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1346          */
1347 balance:
1348         load = task_h_load(env->p);
1349         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1350         src_load = env->src_stats.load - load;
1351
1352         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1353                 /*
1354                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1355                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1356                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1357                  * so an actually idle CPU will win.
1358                  */
1359                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1360                         imp = moveimp - 1;
1361                         cur = NULL;
1362                         goto assign;
1363                 }
1364         }
1365
1366         if (imp <= env->best_imp)
1367                 goto unlock;
1368
1369         if (cur) {
1370                 load = task_h_load(cur);
1371                 dst_load -= load;
1372                 src_load += load;
1373         }
1374
1375         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1376                 goto unlock;
1377
1378         /*
1379          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1380          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1381          */
1382         if (!cur)
1383                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1384
1385 assign:
1386         task_numa_assign(env, cur, imp);
1387 unlock:
1388         rcu_read_unlock();
1389 }
1390
1391 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1392                                 long taskimp, long groupimp)
1393 {
1394         int cpu;
1395
1396         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1397                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1398                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1399                         continue;
1400
1401                 env->dst_cpu = cpu;
1402                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1403         }
1404 }
1405
1406 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1407 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1408 {
1409         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1410         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1411
1412         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1413                 return false;
1414
1415         /*
1416          * Only consider a task move if the source has a higher load
1417          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1418          *
1419          *      src->load                dst->load
1420          * --------------------- vs ---------------------
1421          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1422          */
1423         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1424
1425             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1426                 return true;
1427
1428         return false;
1429 }
1430
1431 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1432 {
1433         struct task_numa_env env = {
1434                 .p = p,
1435
1436                 .src_cpu = task_cpu(p),
1437                 .src_nid = task_node(p),
1438
1439                 .imbalance_pct = 112,
1440
1441                 .best_task = NULL,
1442                 .best_imp = 0,
1443                 .best_cpu = -1
1444         };
1445         struct sched_domain *sd;
1446         unsigned long taskweight, groupweight;
1447         int nid, ret, dist;
1448         long taskimp, groupimp;
1449
1450         /*
1451          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1452          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1453          *
1454          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1455          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1456          * to satisfy here.
1457          */
1458         rcu_read_lock();
1459         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1460         if (sd)
1461                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1462         rcu_read_unlock();
1463
1464         /*
1465          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1466          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1467          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1468          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1469          */
1470         if (unlikely(!sd)) {
1471                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1472                 return -EINVAL;
1473         }
1474
1475         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1476         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1477         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1478         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1479         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1480         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1481         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1482         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1483
1484         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1485         if (numa_has_capacity(&env))
1486                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1487
1488         /*
1489          * Look at other nodes in these cases:
1490          * - there is no space available on the preferred_nid
1491          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1492          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1493          *   we need to check other locations.
1494          */
1495         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1496                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1497                 for_each_online_node(nid) {
1498                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1499                                 continue;
1500
1501                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1502                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1503                                                 dist != env.dist) {
1504                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1505                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1506                         }
1507
1508                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1509                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1510                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1511                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1512                                 continue;
1513
1514                         env.dist = dist;
1515                         env.dst_nid = nid;
1516                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1517                         if (numa_has_capacity(&env))
1518                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1519                 }
1520         }
1521
1522         /*
1523          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1524          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1525          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1526          * settle down.
1527          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1528          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1529          */
1530         if (p->numa_group) {
1531                 if (env.best_cpu == -1)
1532                         nid = env.src_nid;
1533                 else
1534                         nid = env.dst_nid;
1535
1536                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1537                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1538         }
1539
1540         /* No better CPU than the current one was found. */
1541         if (env.best_cpu == -1)
1542                 return -EAGAIN;
1543
1544         /*
1545          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1546          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1547          */
1548         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1549
1550         if (env.best_task == NULL) {
1551                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1552                 if (ret != 0)
1553                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1554                 return ret;
1555         }
1556
1557         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1558         if (ret != 0)
1559                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1560         put_task_struct(env.best_task);
1561         return ret;
1562 }
1563
1564 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1565 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1566 {
1567         unsigned long interval = HZ;
1568
1569         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1570         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1571                 return;
1572
1573         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1574         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1575         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1576
1577         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1578         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1579                 return;
1580
1581         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1582         task_numa_migrate(p);
1583 }
1584
1585 /*
1586  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1587  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1588  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1589  * located.
1590  *
1591  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1592  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1593  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1594  * only removed when they drop below 3/16.
1595  */
1596 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1597 {
1598         unsigned long faults, max_faults = 0;
1599         int nid;
1600
1601         for_each_online_node(nid) {
1602                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1603                 if (faults > max_faults)
1604                         max_faults = faults;
1605         }
1606
1607         for_each_online_node(nid) {
1608                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1609                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1610                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1611                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1612                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1613                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1614         }
1615 }
1616
1617 /*
1618  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1619  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1620  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1621  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1622  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1623  */
1624 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1625 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1626
1627 /*
1628  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1629  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1630  * the page accesses are shared with other processes.
1631  * Otherwise, decrease the scan period.
1632  */
1633 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1634                         unsigned long shared, unsigned long private)
1635 {
1636         unsigned int period_slot;
1637         int ratio;
1638         int diff;
1639
1640         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1641         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1642
1643         /*
1644          * If there were no record hinting faults then either the task is
1645          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1646          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1647          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1648          * node is overloaded. In either case, scan slower
1649          */
1650         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1651                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1652                         p->numa_scan_period << 1);
1653
1654                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1655                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1656
1657                 return;
1658         }
1659
1660         /*
1661          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1662          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1663          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1664          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1665          */
1666         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1667         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1668         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1669                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1670                 if (!slot)
1671                         slot = 1;
1672                 diff = slot * period_slot;
1673         } else {
1674                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1675
1676                 /*
1677                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1678                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1679                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1680                  * speaking the intent is that there is little point
1681                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1682                  * simply bounce migrations uselessly
1683                  */
1684                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1685                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1686         }
1687
1688         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1689                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1690         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1691 }
1692
1693 /*
1694  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1695  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1696  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1697  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1698  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1699  */
1700 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1701 {
1702         u64 runtime, delta, now;
1703         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1704         now = p->se.exec_start;
1705         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1706
1707         if (p->last_task_numa_placement) {
1708                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1709                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1710         } else {
1711                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1712                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1713         }
1714
1715         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1716         p->last_task_numa_placement = now;
1717
1718         return delta;
1719 }
1720
1721 /*
1722  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1723  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1724  * otherwise workloads might not converge.
1725  */
1726 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1727 {
1728         nodemask_t nodes;
1729         int dist;
1730
1731         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1732         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1733                 return nid;
1734
1735         /*
1736          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1737          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1738          * both the node itself, and on nearby nodes.
1739          */
1740         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1741                 unsigned long score, max_score = 0;
1742                 int node, max_node = nid;
1743
1744                 dist = sched_max_numa_distance;
1745
1746                 for_each_online_node(node) {
1747                         score = group_weight(p, node, dist);
1748                         if (score > max_score) {
1749                                 max_score = score;
1750                                 max_node = node;
1751                         }
1752                 }
1753                 return max_node;
1754         }
1755
1756         /*
1757          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1758          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1759          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1760          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1761          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1762          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1763          * keep the complexity of the search down.
1764          */
1765         nodes = node_online_map;
1766         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1767                 unsigned long max_faults = 0;
1768                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1769                 int a, b;
1770
1771                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1772                 if (!find_numa_distance(dist))
1773                         continue;
1774
1775                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1776                         unsigned long faults = 0;
1777                         nodemask_t this_group;
1778                         nodes_clear(this_group);
1779
1780                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1781                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1782                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1783                                         faults += group_faults(p, b);
1784                                         node_set(b, this_group);
1785                                         node_clear(b, nodes);
1786                                 }
1787                         }
1788
1789                         /* Remember the top group. */
1790                         if (faults > max_faults) {
1791                                 max_faults = faults;
1792                                 max_group = this_group;
1793                                 /*
1794                                  * subtle: at the smallest distance there is
1795                                  * just one node left in each "group", the
1796                                  * winner is the preferred nid.
1797                                  */
1798                                 nid = a;
1799                         }
1800                 }
1801                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1802                 if (!max_faults)
1803                         break;
1804                 nodes = max_group;
1805         }
1806         return nid;
1807 }
1808
1809 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1810 {
1811         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1812         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1813         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1814         unsigned long total_faults;
1815         u64 runtime, period;
1816         spinlock_t *group_lock = NULL;
1817
1818         /*
1819          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1820          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1821          * that the field is read in a single access:
1822          */
1823         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1824         if (p->numa_scan_seq == seq)
1825                 return;
1826         p->numa_scan_seq = seq;
1827         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1828
1829         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1830                        p->numa_faults_locality[1];
1831         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1832
1833         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1834         if (p->numa_group) {
1835                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1836                 spin_lock_irq(group_lock);
1837         }
1838
1839         /* Find the node with the highest number of faults */
1840         for_each_online_node(nid) {
1841                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1842                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1843                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1844                 int priv;
1845
1846                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1847                         long diff, f_diff, f_weight;
1848
1849                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1850                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1851                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1852                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1853
1854                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1855                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1856                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1857                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1858
1859                         /*
1860                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1861                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1862                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1863                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1864                          * faults are less important.
1865                          */
1866                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1867                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1868                                    (total_faults + 1);
1869                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1870                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1871
1872                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1873                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1874                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1875                         p->total_numa_faults += diff;
1876                         if (p->numa_group) {
1877                                 /*
1878                                  * safe because we can only change our own group
1879                                  *
1880                                  * mem_idx represents the offset for a given
1881                                  * nid and priv in a specific region because it
1882                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1883                                  */
1884                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1885                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1886                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1887                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1888                         }
1889                 }
1890
1891                 if (faults > max_faults) {
1892                         max_faults = faults;
1893                         max_nid = nid;
1894                 }
1895
1896                 if (group_faults > max_group_faults) {
1897                         max_group_faults = group_faults;
1898                         max_group_nid = nid;
1899                 }
1900         }
1901
1902         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1903
1904         if (p->numa_group) {
1905                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1906                 spin_unlock_irq(group_lock);
1907                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1908         }
1909
1910         if (max_faults) {
1911                 /* Set the new preferred node */
1912                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1913                         sched_setnuma(p, max_nid);
1914
1915                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1916                         numa_migrate_preferred(p);
1917         }
1918 }
1919
1920 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1921 {
1922         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1923 }
1924
1925 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1926 {
1927         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1928                 kfree_rcu(grp, rcu);
1929 }
1930
1931 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1932                         int *priv)
1933 {
1934         struct numa_group *grp, *my_grp;
1935         struct task_struct *tsk;
1936         bool join = false;
1937         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1938         int i;
1939
1940         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1941                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1942                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1943
1944                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1945                 if (!grp)
1946                         return;
1947
1948                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1949                 spin_lock_init(&grp->lock);
1950                 grp->gid = p->pid;
1951                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1952                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1953                                                 nr_node_ids;
1954
1955                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1956
1957                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1958                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1959
1960                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1961
1962                 grp->nr_tasks++;
1963                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1964         }
1965
1966         rcu_read_lock();
1967         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1968
1969         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1970                 goto no_join;
1971
1972         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1973         if (!grp)
1974                 goto no_join;
1975
1976         my_grp = p->numa_group;
1977         if (grp == my_grp)
1978                 goto no_join;
1979
1980         /*
1981          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1982          * the other task will join us.
1983          */
1984         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1985                 goto no_join;
1986
1987         /*
1988          * Tie-break on the grp address.
1989          */
1990         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1991                 goto no_join;
1992
1993         /* Always join threads in the same process. */
1994         if (tsk->mm == current->mm)
1995                 join = true;
1996
1997         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1998         if (flags & TNF_SHARED)
1999                 join = true;
2000
2001         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2002         *priv = !join;
2003
2004         if (join && !get_numa_group(grp))
2005                 goto no_join;
2006
2007         rcu_read_unlock();
2008
2009         if (!join)
2010                 return;
2011
2012         BUG_ON(irqs_disabled());
2013         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2014
2015         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2016                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2017                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2018         }
2019         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2020         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2021
2022         my_grp->nr_tasks--;
2023         grp->nr_tasks++;
2024
2025         spin_unlock(&my_grp->lock);
2026         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2027
2028         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2029
2030         put_numa_group(my_grp);
2031         return;
2032
2033 no_join:
2034         rcu_read_unlock();
2035         return;
2036 }
2037
2038 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2039 {
2040         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2041         void *numa_faults = p->numa_faults;
2042         unsigned long flags;
2043         int i;
2044
2045         if (grp) {
2046                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2047                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2048                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2049                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2050
2051                 grp->nr_tasks--;
2052                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2053                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2054                 put_numa_group(grp);
2055         }
2056
2057         p->numa_faults = NULL;
2058         kfree(numa_faults);
2059 }
2060
2061 /*
2062  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2063  */
2064 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2065 {
2066         struct task_struct *p = current;
2067         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2068         int cpu_node = task_node(current);
2069         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2070         int priv;
2071
2072         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2073                 return;
2074
2075         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2076         if (!p->mm)
2077                 return;
2078
2079         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2080         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2081                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2082                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2083
2084                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2085                 if (!p->numa_faults)
2086                         return;
2087
2088                 p->total_numa_faults = 0;
2089                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2090         }
2091
2092         /*
2093          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2094          * to be private if the accessing pid has not changed
2095          */
2096         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2097                 priv = 1;
2098         } else {
2099                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2100                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2101                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2102         }
2103
2104         /*
2105          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2106          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2107          * actively using should be counted as local. This allows the
2108          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2109          */
2110         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2111                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2112                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2113                 local = 1;
2114
2115         task_numa_placement(p);
2116
2117         /*
2118          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2119          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2120          */
2121         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2122                 numa_migrate_preferred(p);
2123
2124         if (migrated)
2125                 p->numa_pages_migrated += pages;
2126         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2127                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2128
2129         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2130         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2131         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2132 }
2133
2134 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2135 {
2136         /*
2137          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2138          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2139          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2140          * much of an issue though, since this is just used for
2141          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2142          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2143          */
2144         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2145         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2146 }
2147
2148 /*
2149  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2150  * Triggered from task_tick_numa().
2151  */
2152 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2153 {
2154         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2155         struct task_struct *p = current;
2156         struct mm_struct *mm = p->mm;
2157         struct vm_area_struct *vma;
2158         unsigned long start, end;
2159         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2160         long pages;
2161
2162         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2163
2164         work->next = work; /* protect against double add */
2165         /*
2166          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2167          *
2168          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2169          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2170          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2171          * work.
2172          */
2173         if (p->flags & PF_EXITING)
2174                 return;
2175
2176         if (!mm->numa_next_scan) {
2177                 mm->numa_next_scan = now +
2178                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2179         }
2180
2181         /*
2182          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2183          */
2184         migrate = mm->numa_next_scan;
2185         if (time_before(now, migrate))
2186                 return;
2187
2188         if (p->numa_scan_period == 0) {
2189                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2190                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2191         }
2192
2193         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2194         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2195                 return;
2196
2197         /*
2198          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2199          * the next time around.
2200          */
2201         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2202
2203         start = mm->numa_scan_offset;
2204         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2205         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2206         if (!pages)
2207                 return;
2208
2209         down_read(&mm->mmap_sem);
2210         vma = find_vma(mm, start);
2211         if (!vma) {
2212                 reset_ptenuma_scan(p);
2213                 start = 0;
2214                 vma = mm->mmap;
2215         }
2216         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2217                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2218                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2219                         continue;
2220                 }
2221
2222                 /*
2223                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2224                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2225                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2226                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2227                  */
2228                 if (!vma->vm_mm ||
2229                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2230                         continue;
2231
2232                 /*
2233                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2234                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2235                  */
2236                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2237                         continue;
2238
2239                 do {
2240                         start = max(start, vma->vm_start);
2241                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2242                         end = min(end, vma->vm_end);
2243                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
2244
2245                         /*
2246                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
2247                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
2248                          * address space is quickly skipped.
2249                          */
2250                         if (nr_pte_updates)
2251                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2252
2253                         start = end;
2254                         if (pages <= 0)
2255                                 goto out;
2256
2257                         cond_resched();
2258                 } while (end != vma->vm_end);
2259         }
2260
2261 out:
2262         /*
2263          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2264          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2265          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2266          * scanner to the start so check it now.
2267          */
2268         if (vma)
2269                 mm->numa_scan_offset = start;
2270         else
2271                 reset_ptenuma_scan(p);
2272         up_read(&mm->mmap_sem);
2273 }
2274
2275 /*
2276  * Drive the periodic memory faults..
2277  */
2278 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2279 {
2280         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2281         u64 period, now;
2282
2283         /*
2284          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2285          */
2286         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2287                 return;
2288
2289         /*
2290          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2291          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2292          * task needs to have done some actual work before we bother with
2293          * NUMA placement.
2294          */
2295         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2296         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2297
2298         if (now - curr->node_stamp > period) {
2299                 if (!curr->node_stamp)
2300                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2301                 curr->node_stamp += period;
2302
2303                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2304                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2305                         task_work_add(curr, work, true);
2306                 }
2307         }
2308 }
2309 #else
2310 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2311 {
2312 }
2313
2314 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2315 {
2316 }
2317
2318 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2319 {
2320 }
2321 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2322
2323 static void
2324 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2325 {
2326         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2327         if (!parent_entity(se))
2328                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2329 #ifdef CONFIG_SMP
2330         if (entity_is_task(se)) {
2331                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2332
2333                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2334                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2335         }
2336 #endif
2337         cfs_rq->nr_running++;
2338 }
2339
2340 static void
2341 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2342 {
2343         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2344         if (!parent_entity(se))
2345                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2346         if (entity_is_task(se)) {
2347                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2348                 list_del_init(&se->group_node);
2349         }
2350         cfs_rq->nr_running--;
2351 }
2352
2353 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2354 # ifdef CONFIG_SMP
2355 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2356 {
2357         long tg_weight;
2358
2359         /*
2360          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2361          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2362          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2363          */
2364         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2365         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2366         tg_weight += cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
2367
2368         return tg_weight;
2369 }
2370
2371 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2372 {
2373         long tg_weight, load, shares;
2374
2375         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2376         load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
2377
2378         shares = (tg->shares * load);
2379         if (tg_weight)
2380                 shares /= tg_weight;
2381
2382         if (shares < MIN_SHARES)
2383                 shares = MIN_SHARES;
2384         if (shares > tg->shares)
2385                 shares = tg->shares;
2386
2387         return shares;
2388 }
2389 # else /* CONFIG_SMP */
2390 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2391 {
2392         return tg->shares;
2393 }
2394 # endif /* CONFIG_SMP */
2395 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2396                             unsigned long weight)
2397 {
2398         if (se->on_rq) {
2399                 /* commit outstanding execution time */
2400                 if (cfs_rq->curr == se)
2401                         update_curr(cfs_rq);
2402                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2403         }
2404
2405         update_load_set(&se->load, weight);
2406
2407         if (se->on_rq)
2408                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2409 }
2410
2411 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2412
2413 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2414 {
2415         struct task_group *tg;
2416         struct sched_entity *se;
2417         long shares;
2418
2419         tg = cfs_rq->tg;
2420         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2421         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2422                 return;
2423 #ifndef CONFIG_SMP
2424         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2425                 return;
2426 #endif
2427         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2428
2429         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2430 }
2431 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2432 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2433 {
2434 }
2435 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2436
2437 #ifdef CONFIG_SMP
2438 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2439 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2440         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2441         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2442         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2443         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2444         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2445         0x85aac367, 0x82cd8698,
2446 };
2447
2448 /*
2449  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2450  * over-estimates when re-combining.
2451  */
2452 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2453             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2454          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2455         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2456 };
2457
2458 /*
2459  * Approximate:
2460  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2461  */
2462 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2463 {
2464         unsigned int local_n;
2465
2466         if (!n)
2467                 return val;
2468         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2469                 return 0;
2470
2471         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2472         local_n = n;
2473
2474         /*
2475          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2476          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2477          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2478          *
2479          * To achieve constant time decay_load.
2480          */
2481         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2482                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2483                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2484         }
2485
2486         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2487         return val;
2488 }
2489
2490 /*
2491  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2492  * average will be: \Sum 1024*y^n
2493  *
2494  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2495  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2496  */
2497 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2498 {
2499         u32 contrib = 0;
2500
2501         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2502                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2503         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2504                 return LOAD_AVG_MAX;
2505
2506         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2507         do {
2508                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2509                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2510
2511                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2512         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2513
2514         contrib = decay_load(contrib, n);
2515         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2516 }
2517
2518 #define scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2519
2520 /*
2521  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2522  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2523  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2524  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2525  *
2526  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2527  *      p0            p1           p2
2528  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2529  *
2530  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2531  *
2532  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2533  * following representation of historical load:
2534  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2535  *
2536  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2537  *   y^32 = 0.5
2538  *
2539  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2540  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2541  * (u_0).
2542  *
2543  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2544  * sum again by y is sufficient to update:
2545  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2546  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2547  */
2548 static __always_inline int
2549 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2550                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2551 {
2552         u64 delta, scaled_delta, periods;
2553         u32 contrib;
2554         int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2555         unsigned long scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2556         unsigned long scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2557
2558         delta = now - sa->last_update_time;
2559         /*
2560          * This should only happen when time goes backwards, which it
2561          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2562          */
2563         if ((s64)delta < 0) {
2564                 sa->last_update_time = now;
2565                 return 0;
2566         }
2567
2568         /*
2569          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2570          * approximation of 1us and fast to compute.
2571          */
2572         delta >>= 10;
2573         if (!delta)
2574                 return 0;
2575         sa->last_update_time = now;
2576
2577         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2578         delta_w = sa->period_contrib;
2579         if (delta + delta_w >= 1024) {
2580                 decayed = 1;
2581
2582                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2583                 sa->period_contrib = 0;
2584
2585                 /*
2586                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2587                  * out how much from delta we need to complete the current
2588                  * period and accrue it.
2589                  */
2590                 delta_w = 1024 - delta_w;
2591                 scaled_delta_w = scale(delta_w, scale_freq);
2592                 if (weight) {
2593                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2594                         if (cfs_rq) {
2595                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2596                                                 weight * scaled_delta_w;
2597                         }
2598                 }
2599                 if (running)
2600                         sa->util_sum += scale(scaled_delta_w, scale_cpu);
2601
2602                 delta -= delta_w;
2603
2604                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2605                 periods = delta / 1024;
2606                 delta %= 1024;
2607
2608                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2609                 if (cfs_rq) {
2610                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2611                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2612                 }
2613                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2614
2615                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2616                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2617                 contrib = scale(contrib, scale_freq);
2618                 if (weight) {
2619                         sa->load_sum += weight * contrib;
2620                         if (cfs_rq)
2621                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2622                 }
2623                 if (running)
2624                         sa->util_sum += scale(contrib, scale_cpu);
2625         }
2626
2627         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2628         scaled_delta = scale(delta, scale_freq);
2629         if (weight) {
2630                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2631                 if (cfs_rq)
2632                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2633         }
2634         if (running)
2635                 sa->util_sum += scale(scaled_delta, scale_cpu);
2636
2637         sa->period_contrib += delta;
2638
2639         if (decayed) {
2640                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2641                 if (cfs_rq) {
2642                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2643                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2644                 }
2645                 sa->util_avg = (sa->util_sum << SCHED_LOAD_SHIFT) / LOAD_AVG_MAX;
2646         }
2647
2648         return decayed;
2649 }
2650
2651 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2652 /*
2653  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2654  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2655  */
2656 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2657 {
2658         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2659
2660         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2661                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2662                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2663         }
2664 }
2665
2666 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2667 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2668 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2669
2670 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2671
2672 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2673 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2674 {
2675         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2676         int decayed;
2677
2678         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2679                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2680                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2681                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2682         }
2683
2684         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2685                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2686                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2687                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum -
2688                         ((r * LOAD_AVG_MAX) >> SCHED_LOAD_SHIFT), 0);
2689         }
2690
2691         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2692                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2693
2694 #ifndef CONFIG_64BIT
2695         smp_wmb();
2696         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2697 #endif
2698
2699         return decayed;
2700 }
2701
2702 /* Update task and its cfs_rq load average */
2703 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2704 {
2705         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2706         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2707         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2708
2709         /*
2710          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2711          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2712          */
2713         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2714                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2715                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2716
2717         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2718                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2719 }
2720
2721 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2722 {
2723         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2724                 goto skip_aging;
2725
2726         /*
2727          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2728          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2729          */
2730         if (se->avg.last_update_time) {
2731                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2732                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2733
2734                 /*
2735                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2736                  * absent from the fair class for too long.
2737                  */
2738         }
2739
2740 skip_aging:
2741         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2742         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2743         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2744         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2745         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2746 }
2747
2748 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2749 {
2750         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2751                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2752                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2753
2754         cfs_rq->avg.load_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2755         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(s64,  cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2756         cfs_rq->avg.util_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
2757         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(s32,  cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
2758 }
2759
2760 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2761 static inline void
2762 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2763 {
2764         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2765         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2766         int migrated, decayed;
2767
2768         migrated = !sa->last_update_time;
2769         if (!migrated) {
2770                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2771                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2772                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2773         }
2774
2775         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2776
2777         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2778         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2779
2780         if (migrated)
2781                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2782
2783         if (decayed || migrated)
2784                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2785 }
2786
2787 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2788 static inline void
2789 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2790 {
2791         update_load_avg(se, 1);
2792
2793         cfs_rq->runnable_load_avg =
2794                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2795         cfs_rq->runnable_load_sum =
2796                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2797 }
2798
2799 /*
2800  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2801  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2802  */
2803 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2804 {
2805         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2806         u64 last_update_time;
2807
2808 #ifndef CONFIG_64BIT
2809         u64 last_update_time_copy;
2810
2811         do {
2812                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2813                 smp_rmb();
2814                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2815         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2816 #else
2817         last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2818 #endif
2819
2820         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2821         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2822         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2823 }
2824
2825 /*
2826  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2827  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2828  * be the only way to update the runnable statistic.
2829  */
2830 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2831 {
2832 }
2833
2834 /*
2835  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2836  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2837  * be the only way to update the runnable statistic.
2838  */
2839 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2840 {
2841 }
2842
2843 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2844 {
2845         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2846 }
2847
2848 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2849 {
2850         return cfs_rq->avg.load_avg;
2851 }
2852
2853 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2854
2855 #else /* CONFIG_SMP */
2856
2857 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2858 static inline void
2859 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2860 static inline void
2861 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2862 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2863
2864 static inline void
2865 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2866 static inline void
2867 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2868
2869 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2870 {
2871         return 0;
2872 }
2873
2874 #endif /* CONFIG_SMP */
2875
2876 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2877 {
2878 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2879         struct task_struct *tsk = NULL;
2880
2881         if (entity_is_task(se))
2882                 tsk = task_of(se);
2883
2884         if (se->statistics.sleep_start) {
2885                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2886
2887                 if ((s64)delta < 0)
2888                         delta = 0;
2889
2890                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2891                         se->statistics.sleep_max = delta;
2892
2893                 se->statistics.sleep_start = 0;
2894                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2895
2896                 if (tsk) {
2897                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2898                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2899                 }
2900         }
2901         if (se->statistics.block_start) {
2902                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2903
2904                 if ((s64)delta < 0)
2905                         delta = 0;
2906
2907                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2908                         se->statistics.block_max = delta;
2909
2910                 se->statistics.block_start = 0;
2911                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2912
2913                 if (tsk) {
2914                         if (tsk->in_iowait) {
2915                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2916                                 se->statistics.iowait_count++;
2917                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2918                         }
2919
2920                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2921
2922                         /*
2923                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2924                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2925                          * amount of time that the task spent sleeping:
2926                          */
2927                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2928                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2929                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2930                                                 delta >> 20);
2931                         }
2932                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2933                 }
2934         }
2935 #endif
2936 }
2937
2938 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2939 {
2940 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2941         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2942
2943         if (d < 0)
2944                 d = -d;
2945
2946         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2947                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2948 #endif
2949 }
2950
2951 static void
2952 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2953 {
2954         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2955
2956         /*
2957          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2958          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2959          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2960          * stays open at the end.
2961          */
2962         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2963                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2964
2965         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2966         if (!initial) {
2967                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2968
2969                 /*
2970                  * Halve their sleep time's effect, to allow
2971                  * for a gentler effect of sleepers:
2972                  */
2973                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
2974                         thresh >>= 1;
2975
2976                 vruntime -= thresh;
2977         }
2978
2979         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
2980         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
2981 }
2982
2983 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
2984
2985 static void
2986 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2987 {
2988         /*
2989          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
2990          * through calling update_curr().
2991          */
2992         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
2993                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
2994
2995         /*
2996          * Update run-time statistics of the 'current'.
2997          */
2998         update_curr(cfs_rq);
2999         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3000         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3001         update_cfs_shares(cfs_rq);
3002
3003         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3004                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3005                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3006         }
3007
3008         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3009         check_spread(cfs_rq, se);
3010         if (se != cfs_rq->curr)
3011                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3012         se->on_rq = 1;
3013
3014         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3015                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3016                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3017         }
3018 }
3019
3020 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3021 {
3022         for_each_sched_entity(se) {
3023                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3024                 if (cfs_rq->last != se)
3025                         break;
3026
3027                 cfs_rq->last = NULL;
3028         }
3029 }
3030
3031 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3032 {
3033         for_each_sched_entity(se) {
3034                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3035                 if (cfs_rq->next != se)
3036                         break;
3037
3038                 cfs_rq->next = NULL;
3039         }
3040 }
3041
3042 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3043 {
3044         for_each_sched_entity(se) {
3045                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3046                 if (cfs_rq->skip != se)
3047                         break;
3048
3049                 cfs_rq->skip = NULL;
3050         }
3051 }
3052
3053 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3054 {
3055         if (cfs_rq->last == se)
3056                 __clear_buddies_last(se);
3057
3058         if (cfs_rq->next == se)
3059                 __clear_buddies_next(se);
3060
3061         if (cfs_rq->skip == se)
3062                 __clear_buddies_skip(se);
3063 }
3064
3065 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3066
3067 static void
3068 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3069 {
3070         /*
3071          * Update run-time statistics of the 'current'.
3072          */
3073         update_curr(cfs_rq);
3074         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3075
3076         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3077         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3078 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3079                 if (entity_is_task(se)) {
3080                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3081
3082                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3083                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3084                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3085                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3086                 }
3087 #endif
3088         }
3089
3090         clear_buddies(cfs_rq, se);
3091
3092         if (se != cfs_rq->curr)
3093                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3094         se->on_rq = 0;
3095         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3096
3097         /*
3098          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3099          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3100          * movement in our normalized position.
3101          */
3102         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3103                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3104
3105         /* return excess runtime on last dequeue */
3106         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3107
3108         update_min_vruntime(cfs_rq);
3109         update_cfs_shares(cfs_rq);
3110 }
3111
3112 /*
3113  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3114  */
3115 static void
3116 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3117 {
3118         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3119         struct sched_entity *se;
3120         s64 delta;
3121
3122         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3123         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3124         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3125                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3126                 /*
3127                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3128                  * re-elected due to buddy favours.
3129                  */
3130                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3131                 return;
3132         }
3133
3134         /*
3135          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3136          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3137          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3138          */
3139         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3140                 return;
3141
3142         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3143         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3144
3145         if (delta < 0)
3146                 return;
3147
3148         if (delta > ideal_runtime)
3149                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3150 }
3151
3152 static void
3153 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3154 {
3155         /* 'current' is not kept within the tree. */
3156         if (se->on_rq) {
3157                 /*
3158                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3159                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3160                  * runqueue.
3161                  */
3162                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3163                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3164                 update_load_avg(se, 1);
3165         }
3166
3167         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3168         cfs_rq->curr = se;
3169 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3170         /*
3171          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3172          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3173          * when there are only lesser-weight tasks around):
3174          */
3175         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3176                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3177                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3178         }
3179 #endif
3180         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3181 }
3182
3183 static int
3184 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3185
3186 /*
3187  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3188  * 1) keep things fair between processes/task groups
3189  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3190  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3191  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3192  */
3193 static struct sched_entity *
3194 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3195 {
3196         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3197         struct sched_entity *se;
3198
3199         /*
3200          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3201          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3202          */
3203         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3204                 left = curr;
3205
3206         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3207
3208         /*
3209          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3210          * be done without getting too unfair.
3211          */
3212         if (cfs_rq->skip == se) {
3213                 struct sched_entity *second;
3214
3215                 if (se == curr) {
3216                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3217                 } else {
3218                         second = __pick_next_entity(se);
3219                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3220                                 second = curr;
3221                 }
3222
3223                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3224                         se = second;
3225         }
3226
3227         /*
3228          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3229          */
3230         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3231                 se = cfs_rq->last;
3232
3233         /*
3234          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3235          */
3236         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3237                 se = cfs_rq->next;
3238
3239         clear_buddies(cfs_rq, se);
3240
3241         return se;
3242 }
3243
3244 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3245
3246 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3247 {
3248         /*
3249          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3250          * was not called and update_curr() has to be done:
3251          */
3252         if (prev->on_rq)
3253                 update_curr(cfs_rq);
3254
3255         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3256         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3257
3258         check_spread(cfs_rq, prev);
3259         if (prev->on_rq) {
3260                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3261                 /* Put 'current' back into the tree. */
3262                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3263                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3264                 update_load_avg(prev, 0);
3265         }
3266         cfs_rq->curr = NULL;
3267 }
3268
3269 static void
3270 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3271 {
3272         /*
3273          * Update run-time statistics of the 'current'.
3274          */
3275         update_curr(cfs_rq);
3276
3277         /*
3278          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3279          */
3280         update_load_avg(curr, 1);
3281         update_cfs_shares(cfs_rq);
3282
3283 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3284         /*
3285          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3286          * validating it and just reschedule.
3287          */
3288         if (queued) {
3289                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3290                 return;
3291         }
3292         /*
3293          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3294          */
3295         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3296                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3297                 return;
3298 #endif
3299
3300         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3301                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3302 }
3303
3304
3305 /**************************************************
3306  * CFS bandwidth control machinery
3307  */
3308
3309 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3310
3311 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3312 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3313
3314 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3315 {
3316         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3317 }
3318
3319 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3320 {
3321         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3322 }
3323
3324 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3325 {
3326         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3327 }
3328 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3329 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3330 {
3331         return true;
3332 }
3333
3334 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3335 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3336 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3337
3338 /*
3339  * default period for cfs group bandwidth.
3340  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3341  */
3342 static inline u64 default_cfs_period(void)
3343 {
3344         return 100000000ULL;
3345 }
3346
3347 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3348 {
3349         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3350 }
3351
3352 /*
3353  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3354  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3355  * additional synchronization around rq->lock.
3356  *
3357  * requires cfs_b->lock
3358  */
3359 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3360 {
3361         u64 now;
3362
3363         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3364                 return;
3365
3366         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3367         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3368         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3369 }
3370
3371 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3372 {
3373         return &tg->cfs_bandwidth;
3374 }
3375
3376 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3377 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3378 {
3379         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3380                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3381
3382         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3383 }
3384
3385 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3386 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3387 {
3388         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3389         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3390         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3391
3392         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3393         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3394
3395         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3396         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3397                 amount = min_amount;
3398         else {
3399                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3400
3401                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3402                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3403                         cfs_b->runtime -= amount;
3404                         cfs_b->idle = 0;
3405                 }
3406         }
3407         expires = cfs_b->runtime_expires;
3408         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3409
3410         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3411         /*
3412          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3413          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3414          * issued.
3415          */
3416         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3417                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3418
3419         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3420 }
3421
3422 /*
3423  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3424  * fact that rq->clock snapshots this value.
3425  */
3426 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3427 {
3428         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3429
3430         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3431         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3432                 return;
3433
3434         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3435                 return;
3436
3437         /*
3438          * If the local deadline has passed we have to consider the
3439          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3440          * has not truly expired.
3441          *
3442          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3443          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3444          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3445          * exact equality, so a partial write will still work.
3446          */
3447
3448         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3449                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3450                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3451         } else {
3452                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3453                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3454         }
3455 }
3456
3457 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3458 {
3459         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3460         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3461         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3462
3463         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3464                 return;
3465
3466         /*
3467          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3468          * hierarchy can be throttled
3469          */
3470         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3471                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3472 }
3473
3474 static __always_inline
3475 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3476 {
3477         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3478                 return;
3479
3480         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3481 }
3482
3483 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3484 {
3485         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3486 }
3487
3488 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3489 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3490 {
3491         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3492 }
3493
3494 /*
3495  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3496  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3497  * load-balance operations.
3498  */
3499 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3500                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3501 {
3502         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3503
3504         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3505         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3506
3507         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3508                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3509 }
3510
3511 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3512 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3513 {
3514         struct rq *rq = data;
3515         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3516
3517         cfs_rq->throttle_count--;
3518 #ifdef CONFIG_SMP
3519         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3520                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3521                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3522                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3523         }
3524 #endif
3525
3526         return 0;
3527 }
3528
3529 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3530 {
3531         struct rq *rq = data;
3532         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3533
3534         /* group is entering throttled state, stop time */
3535         if (!cfs_rq->throttle_count)
3536                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3537         cfs_rq->throttle_count++;
3538
3539         return 0;
3540 }
3541
3542 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3543 {
3544         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3545         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3546         struct sched_entity *se;
3547         long task_delta, dequeue = 1;
3548         bool empty;
3549
3550         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3551
3552         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3553         rcu_read_lock();
3554         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3555         rcu_read_unlock();
3556
3557         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3558         for_each_sched_entity(se) {
3559                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3560                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3561                 if (!se->on_rq)
3562                         break;
3563
3564                 if (dequeue)
3565                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3566                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3567
3568                 if (qcfs_rq->load.weight)
3569                         dequeue = 0;
3570         }
3571
3572         if (!se)
3573                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3574
3575         cfs_rq->throttled = 1;
3576         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3577         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3578         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3579
3580         /*
3581          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3582          * distribute_cfs_runtime will not see us
3583          */
3584         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3585
3586         /*
3587          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3588          * timer is running.
3589          */
3590         if (empty)
3591                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3592
3593         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3594 }
3595
3596 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3597 {
3598         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3599         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3600         struct sched_entity *se;
3601         int enqueue = 1;
3602         long task_delta;
3603
3604         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3605
3606         cfs_rq->throttled = 0;
3607
3608         update_rq_clock(rq);
3609
3610         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3611         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3612         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3613         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3614
3615         /* update hierarchical throttle state */
3616         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3617
3618         if (!cfs_rq->load.weight)
3619                 return;
3620
3621         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3622         for_each_sched_entity(se) {
3623                 if (se->on_rq)
3624                         enqueue = 0;
3625
3626                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3627                 if (enqueue)
3628                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3629                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3630
3631                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3632                         break;
3633         }
3634
3635         if (!se)
3636                 add_nr_running(rq, task_delta);
3637
3638         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3639         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3640                 resched_curr(rq);
3641 }
3642
3643 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3644                 u64 remaining, u64 expires)
3645 {
3646         struct cfs_rq *cfs_rq;
3647         u64 runtime;
3648         u64 starting_runtime = remaining;
3649
3650         rcu_read_lock();
3651         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3652                                 throttled_list) {
3653                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3654
3655                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3656                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3657                         goto next;
3658
3659                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3660                 if (runtime > remaining)
3661                         runtime = remaining;
3662                 remaining -= runtime;
3663
3664                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3665                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3666
3667                 /* we check whether we're throttled above */
3668                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3669                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3670
3671 next:
3672                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3673
3674                 if (!remaining)
3675                         break;
3676         }
3677         rcu_read_unlock();
3678
3679         return starting_runtime - remaining;
3680 }
3681
3682 /*
3683  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3684  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3685  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3686  * used to track this state.
3687  */
3688 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3689 {
3690         u64 runtime, runtime_expires;
3691         int throttled;
3692
3693         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3694         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3695                 goto out_deactivate;
3696
3697         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3698         cfs_b->nr_periods += overrun;
3699
3700         /*
3701          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3702          * we're going inactive then everything else can be deferred
3703          */
3704         if (cfs_b->idle && !throttled)
3705                 goto out_deactivate;
3706
3707         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3708
3709         if (!throttled) {
3710                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3711                 cfs_b->idle = 1;
3712                 return 0;
3713         }
3714
3715         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3716         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3717
3718         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3719
3720         /*
3721          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3722          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3723          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3724          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3725          * only by limited amounts in that extreme case.
3726          */
3727         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3728                 runtime = cfs_b->runtime;
3729                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3730                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3731                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3732                                                  runtime_expires);
3733                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3734
3735                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3736
3737                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3738         }
3739
3740         /*
3741          * While we are ensured activity in the period following an
3742          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3743          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3744          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3745          */
3746         cfs_b->idle = 0;
3747
3748         return 0;
3749
3750 out_deactivate:
3751         return 1;
3752 }
3753
3754 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3755 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3756 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3757 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3758 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3759 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3760
3761 /*
3762  * Are we near the end of the current quota period?
3763  *
3764  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3765  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3766  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3767  */
3768 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3769 {
3770         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3771         u64 remaining;
3772
3773         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3774         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3775                 return 1;
3776
3777         /* is a quota refresh about to occur? */
3778         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3779         if (remaining < min_expire)
3780                 return 1;
3781
3782         return 0;
3783 }
3784
3785 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3786 {
3787         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3788
3789         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3790         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3791                 return;
3792
3793         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3794                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3795                         HRTIMER_MODE_REL);
3796 }
3797
3798 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3799 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3800 {
3801         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3802         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3803
3804         if (slack_runtime <= 0)
3805                 return;
3806
3807         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3808         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3809             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3810                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3811
3812                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3813                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3814                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3815                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3816         }
3817         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3818
3819         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3820         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3821 }
3822
3823 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3824 {
3825         if (!cfs_bandwidth_used())
3826                 return;
3827
3828         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3829                 return;
3830
3831         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3832 }
3833
3834 /*
3835  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3836  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3837  */
3838 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3839 {
3840         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3841         u64 expires;
3842
3843         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3844         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3845         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3846                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3847                 return;
3848         }
3849
3850         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3851                 runtime = cfs_b->runtime;
3852
3853         expires = cfs_b->runtime_expires;
3854         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3855
3856         if (!runtime)
3857                 return;
3858
3859         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3860
3861         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3862         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3863                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3864         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3865 }
3866
3867 /*
3868  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3869  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3870  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3871  */
3872 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3873 {
3874         if (!cfs_bandwidth_used())
3875                 return;
3876
3877         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3878         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3879                 return;
3880
3881         /* ensure the group is not already throttled */
3882         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3883                 return;
3884
3885         /* update runtime allocation */
3886         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3887         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3888                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3889 }
3890
3891 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3892 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3893 {
3894         if (!cfs_bandwidth_used())
3895                 return false;
3896
3897         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3898                 return false;
3899
3900         /*
3901          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3902          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3903          */
3904         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3905                 return true;
3906
3907         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3908         return true;
3909 }
3910
3911 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3912 {
3913         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3914                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3915
3916         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3917
3918         return HRTIMER_NORESTART;
3919 }
3920
3921 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3922 {
3923         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3924                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3925         int overrun;
3926         int idle = 0;
3927
3928         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3929         for (;;) {
3930                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3931                 if (!overrun)
3932                         break;
3933
3934                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3935         }
3936         if (idle)
3937                 cfs_b->period_active = 0;
3938         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3939
3940         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3941 }
3942
3943 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3944 {
3945         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3946         cfs_b->runtime = 0;
3947         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3948         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3949
3950         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3951         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3952         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3953         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3954         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3955 }
3956
3957 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3958 {
3959         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3960         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3961 }
3962
3963 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3964 {
3965         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
3966
3967         if (!cfs_b->period_active) {
3968                 cfs_b->period_active = 1;
3969                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
3970                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3971         }
3972 }
3973
3974 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3975 {
3976         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
3977         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
3978                 return;
3979
3980         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3981         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
3982 }
3983
3984 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
3985 {
3986         struct cfs_rq *cfs_rq;
3987
3988         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3989                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
3990
3991                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3992                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
3993                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3994         }
3995 }
3996
3997 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
3998 {
3999         struct cfs_rq *cfs_rq;
4000
4001         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4002                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4003                         continue;
4004
4005                 /*
4006                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4007                  * there's some valid quota amount
4008                  */
4009                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4010                 /*
4011                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4012                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4013                  */
4014                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4015
4016                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4017                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4018         }
4019 }
4020
4021 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4022 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4023 {
4024         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4025 }
4026
4027 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4028 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4029 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4030 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4031
4032 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4033 {
4034         return 0;
4035 }
4036
4037 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4038 {
4039         return 0;
4040 }
4041
4042 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4043                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4044 {
4045         return 0;
4046 }
4047
4048 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4049
4050 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4051 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4052 #endif
4053
4054 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4055 {
4056         return NULL;
4057 }
4058 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4059 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4060 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4061
4062 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4063
4064 /**************************************************
4065  * CFS operations on tasks:
4066  */
4067
4068 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4069 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4070 {
4071         struct sched_entity *se = &p->se;
4072         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4073
4074         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4075
4076         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4077                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4078                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4079                 s64 delta = slice - ran;
4080
4081                 if (delta < 0) {
4082                         if (rq->curr == p)
4083                                 resched_curr(rq);
4084                         return;
4085                 }
4086                 hrtick_start(rq, delta);
4087         }
4088 }
4089
4090 /*
4091  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4092  * current task is from our class and nr_running is low enough
4093  * to matter.
4094  */
4095 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4096 {
4097         struct task_struct *curr = rq->curr;
4098
4099         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4100                 return;
4101
4102         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4103                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4104 }
4105 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4106 static inline void
4107 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4108 {
4109 }
4110
4111 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4112 {
4113 }
4114 #endif
4115
4116 /*
4117  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4118  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4119  * then put the task into the rbtree:
4120  */
4121 static void
4122 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4123 {
4124         struct cfs_rq *cfs_rq;
4125         struct sched_entity *se = &p->se;
4126
4127         for_each_sched_entity(se) {
4128                 if (se->on_rq)
4129                         break;
4130                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4131                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4132
4133                 /*
4134                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4135                  *
4136                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4137                  * post the final h_nr_running increment below.
4138                 */
4139                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4140                         break;
4141                 cfs_rq->h_nr_running++;
4142
4143                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4144         }
4145
4146         for_each_sched_entity(se) {
4147                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4148                 cfs_rq->h_nr_running++;
4149
4150                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4151                         break;
4152
4153                 update_load_avg(se, 1);
4154                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4155         }
4156
4157         if (!se)
4158                 add_nr_running(rq, 1);
4159
4160         hrtick_update(rq);
4161 }
4162
4163 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4164
4165 /*
4166  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4167  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4168  * update the fair scheduling stats:
4169  */
4170 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4171 {
4172         struct cfs_rq *cfs_rq;
4173         struct sched_entity *se = &p->se;
4174         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4175
4176         for_each_sched_entity(se) {
4177                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4178                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4179
4180                 /*
4181                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4182                  *
4183                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4184                  * post the final h_nr_running decrement below.
4185                 */
4186                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4187                         break;
4188                 cfs_rq->h_nr_running--;
4189
4190                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4191                 if (cfs_rq->load.weight) {
4192                         /*
4193                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4194                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4195                          */
4196                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4197                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4198
4199                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4200                         se = parent_entity(se);
4201                         break;
4202                 }
4203                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4204         }
4205
4206         for_each_sched_entity(se) {
4207                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4208                 cfs_rq->h_nr_running--;
4209
4210                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4211                         break;
4212
4213                 update_load_avg(se, 1);
4214                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4215         }
4216
4217         if (!se)
4218                 sub_nr_running(rq, 1);
4219
4220         hrtick_update(rq);
4221 }
4222
4223 #ifdef CONFIG_SMP
4224
4225 /*
4226  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4227  */
4228
4229 /*
4230  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4231  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4232  *
4233  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4234  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4235  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4236  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4237  *
4238  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4239  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4240  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4241  *
4242  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4243  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4244  * particular idx is approximated to be zero.
4245  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4246  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4247  * based on 128 point scale.
4248  * Example:
4249  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4250  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4251  *
4252  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4253  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4254  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4255  */
4256 #define DEGRADE_SHIFT           7
4257 static const unsigned char
4258                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4259 static const unsigned char
4260                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4261                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4262                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4263                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4264                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4265                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4266
4267 /*
4268  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4269  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4270  * adding any new load.
4271  */
4272 static unsigned long
4273 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4274 {
4275         int j = 0;
4276
4277         if (!missed_updates)
4278                 return load;
4279
4280         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4281                 return 0;
4282
4283         if (idx == 1)
4284                 return load >> missed_updates;
4285
4286         while (missed_updates) {
4287                 if (missed_updates % 2)
4288                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4289
4290                 missed_updates >>= 1;
4291                 j++;
4292         }
4293         return load;
4294 }
4295
4296 /*
4297  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4298  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4299  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4300  */
4301 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4302                               unsigned long pending_updates)
4303 {
4304         int i, scale;
4305
4306         this_rq->nr_load_updates++;
4307
4308         /* Update our load: */
4309         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4310         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4311                 unsigned long old_load, new_load;
4312
4313                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4314
4315                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4316                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4317                 new_load = this_load;
4318                 /*
4319                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4320                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4321                  * example.
4322                  */
4323                 if (new_load > old_load)
4324                         new_load += scale - 1;
4325
4326                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4327         }
4328
4329         sched_avg_update(this_rq);
4330 }
4331
4332 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4333 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4334 {
4335         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4336 }
4337
4338 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4339 /*
4340  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4341  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4342  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4343  *
4344  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4345  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4346  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4347  * (tick_nohz_idle_exit).
4348  *
4349  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4350  */
4351
4352 /*
4353  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4354  * idle balance.
4355  */
4356 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4357 {
4358         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4359         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4360         unsigned long pending_updates;
4361
4362         /*
4363          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4364          */
4365         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4366                 return;
4367
4368         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4369         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4370
4371         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4372 }
4373
4374 /*
4375  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4376  */
4377 void update_cpu_load_nohz(void)
4378 {
4379         struct rq *this_rq = this_rq();
4380         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4381         unsigned long pending_updates;
4382
4383         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4384                 return;
4385
4386         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4387         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4388         if (pending_updates) {
4389                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4390                 /*
4391                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4392                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4393                  */
4394                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4395         }
4396         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4397 }
4398 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4399
4400 /*
4401  * Called from scheduler_tick()
4402  */
4403 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4404 {
4405         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4406         /*
4407          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4408          */
4409         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4410         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4411 }
4412
4413 /*
4414  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4415  * according to the scheduling class and "nice" value.
4416  *
4417  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4418  * balance conservatively.
4419  */
4420 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4421 {
4422         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4423         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4424
4425         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4426                 return total;
4427
4428         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4429 }
4430
4431 /*
4432  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4433  * according to the scheduling class and "nice" value.
4434  */
4435 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4436 {
4437         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4438         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4439
4440         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4441                 return total;
4442
4443         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4444 }
4445
4446 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4447 {
4448         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4449 }
4450
4451 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4452 {
4453         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4454 }
4455
4456 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4457 {
4458         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4459         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4460         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4461
4462         if (nr_running)
4463                 return load_avg / nr_running;
4464
4465         return 0;
4466 }
4467
4468 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4469 {
4470         /*
4471          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4472          * about the boundary, really active task won't care
4473          * about the loss.
4474          */
4475         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4476                 current->wakee_flips >>= 1;
4477                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4478         }
4479
4480         if (current->last_wakee != p) {
4481                 current->last_wakee = p;
4482                 current->wakee_flips++;
4483         }
4484 }
4485
4486 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4487 {
4488         struct sched_entity *se = &p->se;
4489         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4490         u64 min_vruntime;
4491
4492 #ifndef CONFIG_64BIT
4493         u64 min_vruntime_copy;
4494
4495         do {
4496                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4497                 smp_rmb();
4498                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4499         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4500 #else
4501         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4502 #endif
4503
4504         se->vruntime -= min_vruntime;
4505         record_wakee(p);
4506 }
4507
4508 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4509 /*
4510  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4511  *
4512  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4513  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4514  * can calculate the shift in shares.
4515  *
4516  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4517  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4518  * total group weight.
4519  *
4520  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4521  * distribution (s_i) using:
4522  *
4523  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4524  *
4525  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4526  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4527  * shares distribution (s_i):
4528  *
4529  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4530  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4531  *
4532  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4533  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4534  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4535  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4536  *
4537  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4538  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4539  *
4540  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4541  *
4542  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4543  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4544  * weight and shares distributions like:
4545  *
4546  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4547  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4548  *
4549  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4550  *
4551  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4552  *
4553  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4554  *
4555  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4556  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4557  * 4/7) times the weight of the group.
4558  */
4559 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4560 {
4561         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4562
4563         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4564                 return wl;
4565
4566         for_each_sched_entity(se) {
4567                 long w, W;
4568
4569                 tg = se->my_q->tg;
4570
4571                 /*
4572                  * W = @wg + \Sum rw_j
4573                  */
4574                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4575
4576                 /*
4577                  * w = rw_i + @wl
4578                  */
4579                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4580
4581                 /*
4582                  * wl = S * s'_i; see (2)
4583                  */
4584                 if (W > 0 && w < W)
4585                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4586                 else
4587                         wl = tg->shares;
4588
4589                 /*
4590                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4591                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4592                  * calc_cfs_shares().
4593                  */
4594                 if (wl < MIN_SHARES)
4595                         wl = MIN_SHARES;
4596
4597                 /*
4598                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4599                  */
4600                 wl -= se->avg.load_avg;
4601
4602                 /*
4603                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4604                  * the final effective load change on the root group. Since
4605                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4606                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4607                  * resulting from this level per the above.
4608                  */
4609                 wg = 0;
4610         }
4611
4612         return wl;
4613 }
4614 #else
4615
4616 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4617 {
4618         return wl;
4619 }
4620
4621 #endif
4622
4623 /*
4624  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4625  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4626  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4627  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4628  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4629  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4630  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4631  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
4632  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
4633  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
4634  */
4635 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4636 {
4637         unsigned int master = current->wakee_flips;
4638         unsigned int slave = p->wakee_flips;
4639         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4640
4641         if (master < slave)
4642                 swap(master, slave);
4643         if (slave < factor || master < slave * factor)
4644                 return 0;
4645         return 1;
4646 }
4647
4648 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4649 {
4650         s64 this_load, load;
4651         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4652         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4653         struct task_group *tg;
4654         unsigned long weight;
4655         int balanced;
4656
4657         idx       = sd->wake_idx;
4658         this_cpu  = smp_processor_id();
4659         prev_cpu  = task_cpu(p);
4660         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4661         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4662
4663         /*
4664          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4665          * effect of the currently running task from the load
4666          * of the current CPU:
4667          */
4668         if (sync) {
4669                 tg = task_group(current);
4670                 weight = current->se.avg.load_avg;
4671
4672                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4673                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4674         }
4675
4676         tg = task_group(p);
4677         weight = p->se.avg.load_avg;
4678
4679         /*
4680          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4681          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4682          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4683          * about that, so that's good too.
4684          *
4685          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4686          * task to be woken on this_cpu.
4687          */
4688         this_eff_load = 100;
4689         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4690
4691         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4692         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4693
4694         if (this_load > 0) {
4695                 this_eff_load *= this_load +
4696                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4697
4698                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4699         }
4700
4701         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4702
4703         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4704
4705         if (!balanced)
4706                 return 0;
4707
4708         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4709         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4710
4711         return 1;
4712 }
4713
4714 /*
4715  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4716  * domain.
4717  */
4718 static struct sched_group *
4719 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4720                   int this_cpu, int sd_flag)
4721 {
4722         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4723         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4724         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4725         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4726
4727         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4728                 load_idx = sd->wake_idx;
4729
4730         do {
4731                 unsigned long load, avg_load;
4732                 int local_group;
4733                 int i;
4734
4735                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4736                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4737                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4738                         continue;
4739
4740                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4741                                                sched_group_cpus(group));
4742
4743                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4744                 avg_load = 0;
4745
4746                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4747                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4748                         if (local_group)
4749                                 load = source_load(i, load_idx);
4750                         else
4751                                 load = target_load(i, load_idx);
4752
4753                         avg_load += load;
4754                 }
4755
4756                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4757                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4758
4759                 if (local_group) {
4760                         this_load = avg_load;
4761                 } else if (avg_load < min_load) {
4762                         min_load = avg_load;
4763                         idlest = group;
4764                 }
4765         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4766
4767         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4768                 return NULL;
4769         return idlest;
4770 }
4771
4772 /*
4773  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4774  */
4775 static int
4776 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4777 {
4778         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4779         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4780         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4781         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4782         int shallowest_idle_cpu = -1;
4783         int i;
4784
4785         /* Traverse only the allowed CPUs */
4786         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4787                 if (idle_cpu(i)) {
4788                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4789                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
4790                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
4791                                 /*
4792                                  * We give priority to a CPU whose idle state
4793                                  * has the smallest exit latency irrespective
4794                                  * of any idle timestamp.
4795                                  */
4796                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
4797                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4798                                 shallowest_idle_cpu = i;
4799                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
4800                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
4801                                 /*
4802                                  * If equal or no active idle state, then
4803                                  * the most recently idled CPU might have
4804                                  * a warmer cache.
4805                                  */
4806                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4807                                 shallowest_idle_cpu = i;
4808                         }
4809                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
4810                         load = weighted_cpuload(i);
4811                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4812                                 min_load = load;
4813                                 least_loaded_cpu = i;
4814                         }
4815                 }
4816         }
4817
4818         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
4819 }
4820
4821 /*
4822  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4823  */
4824 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4825 {
4826         struct sched_domain *sd;
4827         struct sched_group *sg;
4828         int i = task_cpu(p);
4829
4830         if (idle_cpu(target))
4831                 return target;
4832
4833         /*
4834          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4835          */
4836         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4837                 return i;
4838
4839         /*
4840          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4841          */
4842         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4843         for_each_lower_domain(sd) {
4844                 sg = sd->groups;
4845                 do {
4846                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4847                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4848                                 goto next;
4849
4850                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4851                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4852                                         goto next;
4853                         }
4854
4855                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4856                                         tsk_cpus_allowed(p));
4857                         goto done;
4858 next:
4859                         sg = sg->next;
4860                 } while (sg != sd->groups);
4861         }
4862 done:
4863         return target;
4864 }
4865
4866 /*
4867  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
4868  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
4869  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
4870  * CFS task (ie cpu_capacity).
4871  *
4872  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
4873  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
4874  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
4875  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
4876  * (arch_scale_freq_capacity()).
4877  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
4878  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
4879  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
4880  *
4881  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
4882  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
4883  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
4884  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
4885  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
4886  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
4887  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
4888  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
4889  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
4890  * migrations (scheduler-driven DVFS).
4891  */
4892 static int cpu_util(int cpu)
4893 {
4894         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
4895         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
4896
4897         return (util >= capacity) ? capacity : util;
4898 }
4899
4900 /*
4901  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
4902  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
4903  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
4904  *
4905  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
4906  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
4907  *
4908  * Returns the target cpu number.
4909  *
4910  * preempt must be disabled.
4911  */
4912 static int
4913 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4914 {
4915         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4916         int cpu = smp_processor_id();
4917         int new_cpu = prev_cpu;
4918         int want_affine = 0;
4919         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4920
4921         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4922                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
4923
4924         rcu_read_lock();
4925         for_each_domain(cpu, tmp) {
4926                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4927                         break;
4928
4929                 /*
4930                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4931                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4932                  */
4933                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4934                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4935                         affine_sd = tmp;
4936                         break;
4937                 }
4938
4939                 if (tmp->flags & sd_flag)
4940                         sd = tmp;
4941                 else if (!want_affine)
4942                         break;
4943         }
4944
4945         if (affine_sd) {
4946                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
4947                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4948                         new_cpu = cpu;
4949         }
4950
4951         if (!sd) {
4952                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
4953                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
4954
4955         } else while (sd) {
4956                 struct sched_group *group;
4957                 int weight;
4958
4959                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4960                         sd = sd->child;
4961                         continue;
4962                 }
4963
4964                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4965                 if (!group) {
4966                         sd = sd->child;
4967                         continue;
4968                 }
4969
4970                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4971                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4972                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4973                         sd = sd->child;
4974                         continue;
4975                 }
4976
4977                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4978                 cpu = new_cpu;
4979                 weight = sd->span_weight;
4980                 sd = NULL;
4981                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4982                         if (weight <= tmp->span_weight)
4983                                 break;
4984                         if (tmp->flags & sd_flag)
4985                                 sd = tmp;
4986                 }
4987                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4988         }
4989         rcu_read_unlock();
4990
4991         return new_cpu;
4992 }
4993
4994 /*
4995  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4996  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4997  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4998  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4999  */
5000 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
5001 {
5002         /*
5003          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5004          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5005          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5006          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5007          * load sounds not bad.
5008          */
5009         remove_entity_load_avg(&p->se);
5010
5011         /* Tell new CPU we are migrated */
5012         p->se.avg.last_update_time = 0;
5013
5014         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5015         p->se.exec_start = 0;
5016 }
5017
5018 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5019 {
5020         remove_entity_load_avg(&p->se);
5021 }
5022 #endif /* CONFIG_SMP */
5023
5024 static unsigned long
5025 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5026 {
5027         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5028
5029         /*
5030          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5031          * to virtual-time in his units.
5032          *
5033          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5034          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5035          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5036          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5037          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5038          *
5039          * This is especially important for buddies when the leftmost
5040          * task is higher priority than the buddy.
5041          */
5042         return calc_delta_fair(gran, se);
5043 }
5044
5045 /*
5046  * Should 'se' preempt 'curr'.
5047  *
5048  *             |s1
5049  *        |s2
5050  *   |s3
5051  *         g
5052  *      |<--->|c
5053  *
5054  *  w(c, s1) = -1
5055  *  w(c, s2) =  0
5056  *  w(c, s3) =  1
5057  *
5058  */
5059 static int
5060 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5061 {
5062         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5063
5064         if (vdiff <= 0)
5065                 return -1;
5066
5067         gran = wakeup_gran(curr, se);
5068         if (vdiff > gran)
5069                 return 1;
5070
5071         return 0;
5072 }
5073
5074 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5075 {
5076         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5077                 return;
5078
5079         for_each_sched_entity(se)
5080                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5081 }
5082
5083 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5084 {
5085         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5086                 return;
5087
5088         for_each_sched_entity(se)
5089                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5090 }
5091
5092 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5093 {
5094         for_each_sched_entity(se)
5095                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5096 }
5097
5098 /*
5099  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5100  */
5101 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5102 {
5103         struct task_struct *curr = rq->curr;
5104         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5105         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5106         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5107         int next_buddy_marked = 0;
5108
5109         if (unlikely(se == pse))
5110                 return;
5111
5112         /*
5113          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5114          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5115          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5116          * next-buddy nomination below.
5117          */
5118         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5119                 return;
5120
5121         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5122                 set_next_buddy(pse);
5123                 next_buddy_marked = 1;
5124         }
5125
5126         /*
5127          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5128          * wake up path.
5129          *
5130          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5131          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5132          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5133          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5134          * below.
5135          */
5136         if (test_tsk_need_resched(curr))
5137                 return;
5138
5139         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5140         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5141             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5142                 goto preempt;
5143
5144         /*
5145          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5146          * is driven by the tick):
5147          */
5148         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5149                 return;
5150
5151         find_matching_se(&se, &pse);
5152         update_curr(cfs_rq_of(se));
5153         BUG_ON(!pse);
5154         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5155                 /*
5156                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5157                  * triggering this preemption.
5158                  */
5159                 if (!next_buddy_marked)
5160                         set_next_buddy(pse);
5161                 goto preempt;
5162         }
5163
5164         return;
5165
5166 preempt:
5167         resched_curr(rq);
5168         /*
5169          * Only set the backward buddy when the current task is still
5170          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5171          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5172          * point, either of which can * drop the rq lock.
5173          *
5174          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5175          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5176          */
5177         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5178                 return;
5179
5180         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5181                 set_last_buddy(se);
5182 }
5183
5184 static struct task_struct *
5185 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5186 {
5187         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5188         struct sched_entity *se;
5189         struct task_struct *p;
5190         int new_tasks;
5191
5192 again:
5193 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5194         if (!cfs_rq->nr_running)
5195                 goto idle;
5196
5197         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5198                 goto simple;
5199
5200         /*
5201          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5202          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5203          *
5204          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5205          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5206          */
5207
5208         do {
5209                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5210
5211                 /*
5212                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5213                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5214                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5215                  * forget we've ever seen it.
5216                  */
5217                 if (curr) {
5218                         if (curr->on_rq)
5219                                 update_curr(cfs_rq);
5220                         else
5221                                 curr = NULL;
5222
5223                         /*
5224                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5225                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5226                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5227                          * be correct.
5228                          */
5229                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5230                                 goto simple;
5231                 }
5232
5233                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5234                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5235         } while (cfs_rq);
5236
5237         p = task_of(se);
5238
5239         /*
5240          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5241          * is a different task than we started out with, try and touch the
5242          * least amount of cfs_rqs.
5243          */
5244         if (prev != p) {
5245                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5246
5247                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5248                         int se_depth = se->depth;
5249                         int pse_depth = pse->depth;
5250
5251                         if (se_depth <= pse_depth) {
5252                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5253                                 pse = parent_entity(pse);
5254                         }
5255                         if (se_depth >= pse_depth) {
5256                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5257                                 se = parent_entity(se);
5258                         }
5259                 }
5260
5261                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5262                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5263         }
5264
5265         if (hrtick_enabled(rq))
5266                 hrtick_start_fair(rq, p);
5267
5268         return p;
5269 simple:
5270         cfs_rq = &rq->cfs;
5271 #endif
5272
5273         if (!cfs_rq->nr_running)
5274                 goto idle;
5275
5276         put_prev_task(rq, prev);
5277
5278         do {
5279                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5280                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5281                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5282         } while (cfs_rq);
5283
5284         p = task_of(se);
5285
5286         if (hrtick_enabled(rq))
5287                 hrtick_start_fair(rq, p);
5288
5289         return p;
5290
5291 idle:
5292         /*
5293          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5294          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5295          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5296          * re-start the picking loop.
5297          */
5298         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5299         new_tasks = idle_balance(rq);
5300         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5301         /*
5302          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5303          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5304          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5305          */
5306         if (new_tasks < 0)
5307                 return RETRY_TASK;
5308
5309         if (new_tasks > 0)
5310                 goto again;
5311
5312         return NULL;
5313 }
5314
5315 /*
5316  * Account for a descheduled task:
5317  */
5318 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5319 {
5320         struct sched_entity *se = &prev->se;
5321         struct cfs_rq *cfs_rq;
5322
5323         for_each_sched_entity(se) {
5324                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5325                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5326         }
5327 }
5328
5329 /*
5330  * sched_yield() is very simple
5331  *
5332  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5333  */
5334 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5335 {
5336         struct task_struct *curr = rq->curr;
5337         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5338         struct sched_entity *se = &curr->se;
5339
5340         /*
5341          * Are we the only task in the tree?
5342          */
5343         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5344                 return;
5345
5346         clear_buddies(cfs_rq, se);
5347
5348         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5349                 update_rq_clock(rq);
5350                 /*
5351                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5352                  */
5353                 update_curr(cfs_rq);
5354                 /*
5355                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5356                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5357                  * and double the fastpath cost.
5358                  */
5359                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5360         }
5361
5362         set_skip_buddy(se);
5363 }
5364
5365 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5366 {
5367         struct sched_entity *se = &p->se;
5368
5369         /* throttled hierarchies are not runnable */
5370         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5371                 return false;
5372
5373         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5374         set_next_buddy(se);
5375
5376         yield_task_fair(rq);
5377
5378         return true;
5379 }
5380
5381 #ifdef CONFIG_SMP
5382 /**************************************************
5383  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5384  *
5385  * BASICS
5386  *
5387  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5388  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5389  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5390  *
5391  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5392  *
5393  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5394  * W_i,0 is defined as:
5395  *
5396  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5397  *
5398  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5399  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5400  *
5401  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5402  * weight:
5403  *
5404  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5405  *
5406  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5407  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5408  * can also include other factors [XXX].
5409  *
5410  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5411  * directly from (1):
5412  *
5413  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5414  *
5415  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5416  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5417  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5418  *
5419  * [XXX expand on:
5420  *     - infeasible weights;
5421  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5422  *
5423  *
5424  * SCHED DOMAINS
5425  *
5426  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5427  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5428  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5429  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5430  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5431  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5432  * the groups.
5433  *
5434  * This yields:
5435  *
5436  *     log_2 n     1     n
5437  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5438  *     i = 0      2^i   2^i
5439  *                               `- size of each group
5440  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5441  *         |         `- freq
5442  *         `- sum over all levels
5443  *
5444  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5445  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5446  *
5447  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5448  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5449  *
5450  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5451  *
5452  *             log_2 n     
5453  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5454  *             k = 0
5455  *
5456  * And you'll find that:
5457  *
5458  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5459  *
5460  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5461  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5462  * of:
5463  *
5464  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5465  *
5466  *
5467  * WORK CONSERVING
5468  *
5469  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5470  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5471  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5472  *
5473  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5474  * time.
5475  *
5476  * [XXX more?]
5477  *
5478  *
5479  * CGROUPS
5480  *
5481  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5482  *
5483  *                                s_k,i
5484  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5485  *                                 S_k
5486  *
5487  * Where
5488  *
5489  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5490  *
5491  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5492  *
5493  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5494  * property.
5495  *
5496  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5497  *      rewrite all of this once again.]
5498  */ 
5499
5500 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5501
5502 enum fbq_type { regular, remote, all };
5503
5504 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5505 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5506 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5507 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5508
5509 struct lb_env {
5510         struct sched_domain     *sd;
5511
5512         struct rq               *src_rq;
5513         int                     src_cpu;
5514
5515         int                     dst_cpu;
5516         struct rq               *dst_rq;
5517
5518         struct cpumask          *dst_grpmask;
5519         int                     new_dst_cpu;
5520         enum cpu_idle_type      idle;
5521         long                    imbalance;
5522         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5523         struct cpumask          *cpus;
5524
5525         unsigned int            flags;
5526
5527         unsigned int            loop;
5528         unsigned int            loop_break;
5529         unsigned int            loop_max;
5530
5531         enum fbq_type           fbq_type;
5532         struct list_head        tasks;
5533 };
5534
5535 /*
5536  * Is this task likely cache-hot:
5537  */
5538 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5539 {
5540         s64 delta;
5541
5542         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5543
5544         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5545                 return 0;
5546
5547         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5548                 return 0;
5549
5550         /*
5551          * Buddy candidates are cache hot:
5552          */
5553         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5554                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5555                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5556                 return 1;
5557
5558         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5559                 return 1;
5560         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5561                 return 0;
5562
5563         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5564
5565         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5566 }
5567
5568 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5569 /*
5570  * Returns 1, if task migration degrades locality
5571  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5572  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5573  */
5574 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5575 {
5576         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5577         unsigned long src_faults, dst_faults;
5578         int src_nid, dst_nid;
5579
5580         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
5581                 return -1;
5582
5583         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5584                 return -1;
5585
5586         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5587         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5588
5589         if (src_nid == dst_nid)
5590                 return -1;
5591
5592         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5593         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
5594                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
5595                         return 1;
5596                 else
5597                         return -1;
5598         }
5599
5600         /* Encourage migration to the preferred node. */
5601         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5602                 return 0;
5603
5604         if (numa_group) {
5605                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
5606                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
5607         } else {
5608                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
5609                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
5610         }
5611
5612         return dst_faults < src_faults;
5613 }
5614
5615 #else
5616 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5617                                              struct lb_env *env)
5618 {
5619         return -1;
5620 }
5621 #endif
5622
5623 /*
5624  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5625  */
5626 static
5627 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5628 {
5629         int tsk_cache_hot;
5630
5631         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5632
5633         /*
5634          * We do not migrate tasks that are:
5635          * 1) throttled_lb_pair, or
5636          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5637          * 3) running (obviously), or
5638          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5639          */
5640         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5641                 return 0;
5642
5643         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5644                 int cpu;
5645
5646                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5647
5648                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5649
5650                 /*
5651                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5652                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5653                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5654                  *
5655                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5656                  * one in current iteration.
5657                  */
5658                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5659                         return 0;
5660
5661                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5662                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5663                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5664                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5665                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5666                                 break;
5667                         }
5668                 }
5669
5670                 return 0;
5671         }
5672
5673         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5674         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5675
5676         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5677                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5678                 return 0;
5679         }
5680
5681         /*
5682          * Aggressive migration if:
5683          * 1) destination numa is preferred
5684          * 2) task is cache cold, or
5685          * 3) too many balance attempts have failed.
5686          */
5687         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5688         if (tsk_cache_hot == -1)
5689                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5690
5691         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
5692             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5693                 if (tsk_cache_hot == 1) {
5694                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5695                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5696                 }
5697                 return 1;
5698         }
5699
5700         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5701         return 0;
5702 }
5703
5704 /*
5705  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5706  */
5707 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5708 {
5709         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5710
5711         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5712         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5713         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5714 }
5715
5716 /*
5717  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5718  * part of active balancing operations within "domain".
5719  *
5720  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5721  */
5722 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5723 {
5724         struct task_struct *p, *n;
5725
5726         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5727
5728         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5729                 if (!can_migrate_task(p, env))
5730                         continue;
5731
5732                 detach_task(p, env);
5733
5734                 /*
5735                  * Right now, this is only the second place where
5736                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5737                  * so we can safely collect stats here rather than
5738                  * inside detach_tasks().
5739                  */
5740                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5741                 return p;
5742         }
5743         return NULL;
5744 }
5745
5746 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5747
5748 /*
5749  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5750  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5751  *
5752  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5753  */
5754 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5755 {
5756         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5757         struct task_struct *p;
5758         unsigned long load;
5759         int detached = 0;
5760
5761         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5762
5763         if (env->imbalance <= 0)
5764                 return 0;
5765
5766         while (!list_empty(tasks)) {
5767                 /*
5768                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
5769                  * which could at worst lead to a livelock crash.
5770                  */
5771                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
5772                         break;
5773
5774                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5775
5776                 env->loop++;
5777                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5778                 if (env->loop > env->loop_max)
5779                         break;
5780
5781                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5782                 if (env->loop > env->loop_break) {
5783                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5784                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5785                         break;
5786                 }
5787
5788                 if (!can_migrate_task(p, env))
5789                         goto next;
5790
5791                 load = task_h_load(p);
5792
5793                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5794                         goto next;
5795
5796                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5797                         goto next;
5798
5799                 detach_task(p, env);
5800                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5801
5802                 detached++;
5803                 env->imbalance -= load;
5804
5805 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5806                 /*
5807                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5808                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5809                  * the critical section.
5810                  */
5811                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5812                         break;
5813 #endif
5814
5815                 /*
5816                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5817                  * weighted load.
5818                  */
5819                 if (env->imbalance <= 0)
5820                         break;
5821
5822                 continue;
5823 next:
5824                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5825         }
5826
5827         /*
5828          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5829          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5830          * than inside detach_one_task().
5831          */
5832         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5833
5834         return detached;
5835 }
5836
5837 /*
5838  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5839  */
5840 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5841 {
5842         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5843
5844         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5845         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5846         activate_task(rq, p, 0);
5847         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5848 }
5849
5850 /*
5851  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5852  * its new rq.
5853  */
5854 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5855 {
5856         raw_spin_lock(&rq->lock);
5857         attach_task(rq, p);
5858         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5859 }
5860
5861 /*
5862  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5863  * new rq.
5864  */
5865 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5866 {
5867         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5868         struct task_struct *p;
5869
5870         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5871
5872         while (!list_empty(tasks)) {
5873                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5874                 list_del_init(&p->se.group_node);
5875
5876                 attach_task(env->dst_rq, p);
5877         }
5878
5879         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
5880 }
5881
5882 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5883 static void update_blocked_averages(int cpu)
5884 {
5885         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5886         struct cfs_rq *cfs_rq;
5887         unsigned long flags;
5888
5889         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5890         update_rq_clock(rq);
5891
5892         /*
5893          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5894          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5895          */
5896         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5897                 /* throttled entities do not contribute to load */
5898                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5899                         continue;
5900
5901                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
5902                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
5903         }
5904         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5905 }
5906
5907 /*
5908  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5909  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5910  * group is a fraction of its parents load.
5911  */
5912 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5913 {
5914         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5915         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5916         unsigned long now = jiffies;
5917         unsigned long load;
5918
5919         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5920                 return;
5921
5922         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5923         for_each_sched_entity(se) {
5924                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5925                 cfs_rq->h_load_next = se;
5926                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5927                         break;
5928         }
5929
5930         if (!se) {
5931                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5932                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5933         }
5934
5935         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5936                 load = cfs_rq->h_load;
5937                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
5938                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
5939                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5940                 cfs_rq->h_load = load;
5941                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5942         }
5943 }
5944
5945 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5946 {
5947         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5948
5949         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5950         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
5951                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
5952 }
5953 #else
5954 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5955 {
5956         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5957         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5958         unsigned long flags;
5959
5960         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5961         update_rq_clock(rq);
5962         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
5963         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5964 }
5965
5966 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5967 {
5968         return p->se.avg.load_avg;
5969 }
5970 #endif
5971
5972 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5973
5974 enum group_type {
5975         group_other = 0,
5976         group_imbalanced,
5977         group_overloaded,
5978 };
5979
5980 /*
5981  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5982  */
5983 struct sg_lb_stats {
5984         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5985         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5986         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5987         unsigned long load_per_task;
5988         unsigned long group_capacity;
5989         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
5990         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5991         unsigned int idle_cpus;
5992         unsigned int group_weight;
5993         enum group_type group_type;
5994         int group_no_capacity;
5995 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5996         unsigned int nr_numa_running;
5997         unsigned int nr_preferred_running;
5998 #endif
5999 };
6000
6001 /*
6002  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6003  *               during load balancing.
6004  */
6005 struct sd_lb_stats {
6006         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6007         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6008         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6009         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6010         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6011
6012         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6013         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6014 };
6015
6016 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6017 {
6018         /*
6019          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6020          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6021          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6022          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6023          */
6024         *sds = (struct sd_lb_stats){
6025                 .busiest = NULL,
6026                 .local = NULL,
6027                 .total_load = 0UL,
6028                 .total_capacity = 0UL,
6029                 .busiest_stat = {
6030                         .avg_load = 0UL,
6031                         .sum_nr_running = 0,
6032                         .group_type = group_other,
6033                 },
6034         };
6035 }
6036
6037 /**
6038  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6039  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6040  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6041  *
6042  * Return: The load index.
6043  */
6044 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6045                                         enum cpu_idle_type idle)
6046 {
6047         int load_idx;
6048
6049         switch (idle) {
6050         case CPU_NOT_IDLE:
6051                 load_idx = sd->busy_idx;
6052                 break;
6053
6054         case CPU_NEWLY_IDLE:
6055                 load_idx = sd->newidle_idx;
6056                 break;
6057         default:
6058                 load_idx = sd->idle_idx;
6059                 break;
6060         }
6061
6062         return load_idx;
6063 }
6064
6065 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6066 {
6067         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6068         u64 total, used, age_stamp, avg;
6069         s64 delta;
6070
6071         /*
6072          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6073          * we read them once before doing sanity checks on them.
6074          */
6075         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6076         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6077         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6078
6079         if (unlikely(delta < 0))
6080                 delta = 0;
6081
6082         total = sched_avg_period() + delta;
6083
6084         used = div_u64(avg, total);
6085
6086         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6087                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6088
6089         return 1;
6090 }
6091
6092 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6093 {
6094         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6095         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6096
6097         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6098
6099         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6100         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6101
6102         if (!capacity)
6103                 capacity = 1;
6104
6105         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6106         sdg->sgc->capacity = capacity;
6107 }
6108
6109 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6110 {
6111         struct sched_domain *child = sd->child;
6112         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6113         unsigned long capacity;
6114         unsigned long interval;
6115
6116         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6117         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6118         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6119
6120         if (!child) {
6121                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6122                 return;
6123         }
6124
6125         capacity = 0;
6126
6127         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6128                 /*
6129                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6130                  * span the current group.
6131                  */
6132
6133                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6134                         struct sched_group_capacity *sgc;
6135                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6136
6137                         /*
6138                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6139                          * gets here before we've attached the domains to the
6140                          * runqueues.
6141                          *
6142                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6143                          * in update_cpu_capacity().
6144                          *
6145                          * This avoids capacity from being 0 and
6146                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6147                          */
6148                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6149                                 capacity += capacity_of(cpu);
6150                                 continue;
6151                         }
6152
6153                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6154                         capacity += sgc->capacity;
6155                 }
6156         } else  {
6157                 /*
6158                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6159                  * span the current group.
6160                  */ 
6161
6162                 group = child->groups;
6163                 do {
6164                         capacity += group->sgc->capacity;
6165                         group = group->next;
6166                 } while (group != child->groups);
6167         }
6168
6169         sdg->sgc->capacity = capacity;
6170 }
6171
6172 /*
6173  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6174  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6175  * Return true is the capacity is reduced
6176  */
6177 static inline int
6178 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6179 {
6180         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6181                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6182 }
6183
6184 /*
6185  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6186  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6187  *
6188  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6189  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6190  * Something like:
6191  *
6192  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6193  *              *     * * *
6194  *
6195  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6196  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6197  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6198  *
6199  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6200  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6201  * moving tasks due to affinity constraints.
6202  *
6203  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6204  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6205  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6206  * to create an effective group imbalance.
6207  *
6208  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6209  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6210  * subtle and fragile situation.
6211  */
6212
6213 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6214 {
6215         return group->sgc->imbalance;
6216 }
6217
6218 /*
6219  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6220  * be used by some tasks.
6221  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6222  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6223  * available capacity for CFS tasks.
6224  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6225  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6226  * capacity in meaningful for the load balancer.
6227  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6228  * any benefit for the load balance.
6229  */
6230 static inline bool
6231 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6232 {
6233         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6234                 return true;
6235
6236         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6237                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6238                 return true;
6239
6240         return false;
6241 }
6242
6243 /*
6244  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6245  *  handle.
6246  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6247  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6248  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6249  *  false.
6250  */
6251 static inline bool
6252 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6253 {
6254         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6255                 return false;
6256
6257         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6258                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6259                 return true;
6260
6261         return false;
6262 }
6263
6264 static enum group_type group_classify(struct lb_env *env,
6265                 struct sched_group *group,
6266                 struct sg_lb_stats *sgs)
6267 {
6268         if (sgs->group_no_capacity)
6269                 return group_overloaded;
6270
6271         if (sg_imbalanced(group))
6272                 return group_imbalanced;
6273
6274         return group_other;
6275 }
6276
6277 /**
6278  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6279  * @env: The load balancing environment.
6280  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6281  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6282  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6283  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6284  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6285  */
6286 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6287                         struct sched_group *group, int load_idx,
6288                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6289                         bool *overload)
6290 {
6291         unsigned long load;
6292         int i;
6293
6294         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6295
6296         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6297                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6298
6299                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6300                 if (local_group)
6301                         load = target_load(i, load_idx);
6302                 else
6303                         load = source_load(i, load_idx);
6304
6305                 sgs->group_load += load;
6306                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6307                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6308
6309                 if (rq->nr_running > 1)
6310                         *overload = true;
6311
6312 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6313                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6314                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6315 #endif
6316                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6317                 if (idle_cpu(i))
6318                         sgs->idle_cpus++;
6319         }
6320
6321         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6322         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6323         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6324
6325         if (sgs->sum_nr_running)
6326                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6327
6328         sgs->group_weight = group->group_weight;
6329
6330         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6331         sgs->group_type = group_classify(env, group, sgs);
6332 }
6333
6334 /**
6335  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6336  * @env: The load balancing environment.
6337  * @sds: sched_domain statistics
6338  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6339  * @sgs: sched_group statistics
6340  *
6341  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6342  * busiest group.
6343  *
6344  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6345  * busiest group. %false otherwise.
6346  */
6347 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6348                                    struct sd_lb_stats *sds,
6349                                    struct sched_group *sg,
6350                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6351 {
6352         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6353
6354         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6355                 return true;
6356
6357         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6358                 return false;
6359
6360         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6361                 return false;
6362
6363         /* This is the busiest node in its class. */
6364         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6365                 return true;
6366
6367         /*
6368          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6369          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6370          * higher than ourself as busy.
6371          */
6372         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6373                 if (!sds->busiest)
6374                         return true;
6375
6376                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6377                         return true;
6378         }
6379
6380         return false;
6381 }
6382
6383 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6384 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6385 {
6386         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6387                 return regular;
6388         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6389                 return remote;
6390         return all;
6391 }
6392
6393 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6394 {
6395         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6396                 return regular;
6397         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6398                 return remote;
6399         return all;
6400 }
6401 #else
6402 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6403 {
6404         return all;
6405 }
6406
6407 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6408 {
6409         return regular;
6410 }
6411 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6412
6413 /**
6414  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6415  * @env: The load balancing environment.
6416  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6417  */
6418 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6419 {
6420         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6421         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6422         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6423         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6424         bool overload = false;
6425
6426         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6427                 prefer_sibling = 1;
6428
6429         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6430
6431         do {
6432                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6433                 int local_group;
6434
6435                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6436                 if (local_group) {
6437                         sds->local = sg;
6438                         sgs = &sds->local_stat;
6439
6440                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6441                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6442                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6443                 }
6444
6445                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6446                                                 &overload);
6447
6448                 if (local_group)
6449                         goto next_group;
6450
6451                 /*
6452                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6453                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6454                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6455                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6456                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6457                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6458                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6459                  * the tasks on the system).
6460                  */
6461                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6462                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6463                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6464                         sgs->group_no_capacity = 1;
6465                         sgs->group_type = group_overloaded;
6466                 }
6467
6468                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6469                         sds->busiest = sg;
6470                         sds->busiest_stat = *sgs;
6471                 }
6472
6473 next_group:
6474                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6475                 sds->total_load += sgs->group_load;
6476                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6477
6478                 sg = sg->next;
6479         } while (sg != env->sd->groups);
6480
6481         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6482                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6483
6484         if (!env->sd->parent) {
6485                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6486                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6487                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6488         }
6489
6490 }
6491
6492 /**
6493  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6494  *                      sched doman.
6495  *
6496  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6497  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6498  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6499  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6500  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6501  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6502  *
6503  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6504  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6505  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6506  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6507  * number.
6508  *
6509  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6510  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6511  *
6512  * @env: The load balancing environment.
6513  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6514  */
6515 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6516 {
6517         int busiest_cpu;
6518
6519         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6520                 return 0;
6521
6522         if (!sds->busiest)
6523                 return 0;
6524
6525         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6526         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6527                 return 0;
6528
6529         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6530                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6531                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6532
6533         return 1;
6534 }
6535
6536 /**
6537  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6538  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6539  *                      load balancing.
6540  * @env: The load balancing environment.
6541  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6542  */
6543 static inline
6544 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6545 {
6546         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6547         unsigned int imbn = 2;
6548         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6549         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6550
6551         local = &sds->local_stat;
6552         busiest = &sds->busiest_stat;
6553
6554         if (!local->sum_nr_running)
6555                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6556         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6557                 imbn = 1;
6558
6559         scaled_busy_load_per_task =
6560                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6561                 busiest->group_capacity;
6562
6563         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6564             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6565                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6566                 return;
6567         }
6568
6569         /*
6570          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6571          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6572          * moving them.
6573          */
6574
6575         capa_now += busiest->group_capacity *
6576                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6577         capa_now += local->group_capacity *
6578                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6579         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6580
6581         /* Amount of load we'd subtract */
6582         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6583                 capa_move += busiest->group_capacity *
6584                             min(busiest->load_per_task,
6585                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6586         }
6587
6588         /* Amount of load we'd add */
6589         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6590             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6591                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6592                       local->group_capacity;
6593         } else {
6594                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6595                       local->group_capacity;
6596         }
6597         capa_move += local->group_capacity *
6598                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6599         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6600
6601         /* Move if we gain throughput */
6602         if (capa_move > capa_now)
6603                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6604 }
6605
6606 /**
6607  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6608  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6609  * @env: load balance environment
6610  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6611  */
6612 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6613 {
6614         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6615         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6616
6617         local = &sds->local_stat;
6618         busiest = &sds->busiest_stat;
6619
6620         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6621                 /*
6622                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6623                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6624                  */
6625                 busiest->load_per_task =
6626                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6627         }
6628
6629         /*
6630          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6631          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6632          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6633          */
6634         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6635             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6636                 env->imbalance = 0;
6637                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6638         }
6639
6640         /*
6641          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6642          */
6643         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6644             local->group_type   == group_overloaded) {
6645                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6646                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6647                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6648                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6649                 else
6650                         load_above_capacity = ~0UL;
6651         }
6652
6653         /*
6654          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6655          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6656          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6657          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6658          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6659          * for the minimum possible imbalance.
6660          */
6661         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6662
6663         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6664         env->imbalance = min(
6665                 max_pull * busiest->group_capacity,
6666                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6667         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6668
6669         /*
6670          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6671          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6672          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6673          * moved
6674          */
6675         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6676                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6677 }
6678
6679 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6680
6681 /**
6682  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6683  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6684  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6685  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6686  * such a group exists.
6687  *
6688  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6689  * to restore balance.
6690  *
6691  * @env: The load balancing environment.
6692  *
6693  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6694  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6695  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6696  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6697  */
6698 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6699 {
6700         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6701         struct sd_lb_stats sds;
6702
6703         init_sd_lb_stats(&sds);
6704
6705         /*
6706          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6707          * this level.
6708          */
6709         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6710         local = &sds.local_stat;
6711         busiest = &sds.busiest_stat;
6712
6713         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6714         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6715             check_asym_packing(env, &sds))
6716                 return sds.busiest;
6717
6718         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6719         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6720                 goto out_balanced;
6721
6722         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6723                                                 / sds.total_capacity;
6724
6725         /*
6726          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6727          * work because they assume all things are equal, which typically
6728          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6729          */
6730         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6731                 goto force_balance;
6732
6733         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6734         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
6735             busiest->group_no_capacity)
6736                 goto force_balance;
6737
6738         /*
6739          * If the local group is busier than the selected busiest group
6740          * don't try and pull any tasks.
6741          */
6742         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6743                 goto out_balanced;
6744
6745         /*
6746          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6747          * average load.
6748          */
6749         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6750                 goto out_balanced;
6751
6752         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6753                 /*
6754                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6755                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6756                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6757                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6758                  * might end up to just move the imbalance on another group
6759                  */
6760                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6761                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6762                         goto out_balanced;
6763         } else {
6764                 /*
6765                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6766                  * imbalance_pct to be conservative.
6767                  */
6768                 if (100 * busiest->avg_load <=
6769                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6770                         goto out_balanced;
6771         }
6772
6773 force_balance:
6774         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6775         calculate_imbalance(env, &sds);
6776         return sds.busiest;
6777
6778 out_balanced:
6779         env->imbalance = 0;
6780         return NULL;
6781 }
6782
6783 /*
6784  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6785  */
6786 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6787                                      struct sched_group *group)
6788 {
6789         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6790         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6791         int i;
6792
6793         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6794                 unsigned long capacity, wl;
6795                 enum fbq_type rt;
6796
6797                 rq = cpu_rq(i);
6798                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6799
6800                 /*
6801                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6802                  *  - regular: there are !numa tasks
6803                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6804                  *  - all:     there is no distinction
6805                  *
6806                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6807                  * ignore those when there's better options.
6808                  *
6809                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6810                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6811                  * queue by moving tasks around inside the node.
6812                  *
6813                  * If we cannot move enough load due to this classification
6814                  * the next pass will adjust the group classification and
6815                  * allow migration of more tasks.
6816                  *
6817                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6818                  */
6819                 if (rt > env->fbq_type)
6820                         continue;
6821
6822                 capacity = capacity_of(i);
6823
6824                 wl = weighted_cpuload(i);
6825
6826                 /*
6827                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6828                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6829                  */
6830
6831                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
6832                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
6833                         continue;
6834
6835                 /*
6836                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6837                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6838                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6839                  * potentially running at a lower capacity.
6840                  *
6841                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6842                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6843                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6844                  * our previous maximum.
6845                  */
6846                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6847                         busiest_load = wl;
6848                         busiest_capacity = capacity;
6849                         busiest = rq;
6850                 }
6851         }
6852
6853         return busiest;
6854 }
6855
6856 /*
6857  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6858  * so long as it is large enough.
6859  */
6860 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6861
6862 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6863 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6864
6865 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6866 {
6867         struct sched_domain *sd = env->sd;
6868
6869         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6870
6871                 /*
6872                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6873                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6874                  * lowest numbered CPUs.
6875                  */
6876                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6877                         return 1;
6878         }
6879
6880         /*
6881          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
6882          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
6883          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
6884          * available on dst_cpu.
6885          */
6886         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
6887             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
6888                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
6889                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
6890                         return 1;
6891         }
6892
6893         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6894 }
6895
6896 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6897
6898 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6899 {
6900         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6901         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6902         int cpu, balance_cpu = -1;
6903
6904         /*
6905          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6906          * to do the newly idle load balance.
6907          */
6908         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6909                 return 1;
6910
6911         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6912         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6913         /* Try to find first idle cpu */
6914         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6915                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6916                         continue;
6917
6918                 balance_cpu = cpu;
6919                 break;
6920         }
6921
6922         if (balance_cpu == -1)
6923                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6924
6925         /*
6926          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6927          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6928          */
6929         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6930 }
6931
6932 /*
6933  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6934  * tasks if there is an imbalance.
6935  */
6936 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6937                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6938                         int *continue_balancing)
6939 {
6940         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6941         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6942         struct sched_group *group;
6943         struct rq *busiest;
6944         unsigned long flags;
6945         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
6946
6947         struct lb_env env = {
6948                 .sd             = sd,
6949                 .dst_cpu        = this_cpu,
6950                 .dst_rq         = this_rq,
6951                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6952                 .idle           = idle,
6953                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6954                 .cpus           = cpus,
6955                 .fbq_type       = all,
6956                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
6957         };
6958
6959         /*
6960          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6961          * other cpus in our group
6962          */
6963         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6964                 env.dst_grpmask = NULL;
6965
6966         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6967
6968         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6969
6970 redo:
6971         if (!should_we_balance(&env)) {
6972                 *continue_balancing = 0;
6973                 goto out_balanced;
6974         }
6975
6976         group = find_busiest_group(&env);
6977         if (!group) {
6978                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6979                 goto out_balanced;
6980         }
6981
6982         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6983         if (!busiest) {
6984                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6985                 goto out_balanced;
6986         }
6987
6988         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6989
6990         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6991
6992         env.src_cpu = busiest->cpu;
6993         env.src_rq = busiest;
6994
6995         ld_moved = 0;
6996         if (busiest->nr_running > 1) {
6997                 /*
6998                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6999                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7000                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7001                  * correctly treated as an imbalance.
7002                  */
7003                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7004                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7005
7006 more_balance:
7007                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7008
7009                 /*
7010                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7011                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7012                  */
7013                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7014
7015                 /*
7016                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7017                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7018                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7019                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7020                  * See task_rq_lock() family for the details.
7021                  */
7022
7023                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7024
7025                 if (cur_ld_moved) {
7026                         attach_tasks(&env);
7027                         ld_moved += cur_ld_moved;
7028                 }
7029
7030                 local_irq_restore(flags);
7031
7032                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7033                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7034                         goto more_balance;
7035                 }
7036
7037                 /*
7038                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7039                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7040                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7041                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7042                  * sched_group.
7043                  *
7044                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7045                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7046                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7047                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7048                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7049                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7050                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7051                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7052                  * This however should not happen so much in practice and
7053                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7054                  * excess load moved.
7055                  */
7056                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7057
7058                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7059                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7060
7061                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7062                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7063                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7064                         env.loop         = 0;
7065                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7066
7067                         /*
7068                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7069                          * need to continue with same src_cpu.
7070                          */
7071                         goto more_balance;
7072                 }
7073
7074                 /*
7075                  * We failed to reach balance because of affinity.
7076                  */
7077                 if (sd_parent) {
7078                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7079
7080                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7081                                 *group_imbalance = 1;
7082                 }
7083
7084                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7085                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7086                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7087                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7088                                 env.loop = 0;
7089                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7090                                 goto redo;
7091                         }
7092                         goto out_all_pinned;
7093                 }
7094         }
7095
7096         if (!ld_moved) {
7097                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7098                 /*
7099                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7100                  * We do not want newidle balance, which can be very
7101                  * frequent, pollute the failure counter causing
7102                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7103                  */
7104                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7105                         sd->nr_balance_failed++;
7106
7107                 if (need_active_balance(&env)) {
7108                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7109
7110                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7111                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7112                          * moved to this_cpu
7113                          */
7114                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7115                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7116                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7117                                                             flags);
7118                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7119                                 goto out_one_pinned;
7120                         }
7121
7122                         /*
7123                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7124                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7125                          * only after active load balance is finished.
7126                          */
7127                         if (!busiest->active_balance) {
7128                                 busiest->active_balance = 1;
7129                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7130                                 active_balance = 1;
7131                         }
7132                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7133
7134                         if (active_balance) {
7135                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7136                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7137                                         &busiest->active_balance_work);
7138                         }
7139
7140                         /*
7141                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7142                          * counter.
7143                          */
7144                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7145                 }
7146         } else
7147                 sd->nr_balance_failed = 0;
7148
7149         if (likely(!active_balance)) {
7150                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7151                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7152         } else {
7153                 /*
7154                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7155                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7156                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7157                  * detach_tasks).
7158                  */
7159                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7160                         sd->balance_interval *= 2;
7161         }
7162
7163         goto out;
7164
7165 out_balanced:
7166         /*
7167          * We reach balance although we may have faced some affinity
7168          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7169          */
7170         if (sd_parent) {
7171                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7172
7173                 if (*group_imbalance)
7174                         *group_imbalance = 0;
7175         }
7176
7177 out_all_pinned:
7178         /*
7179          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7180          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7181          * can try to migrate them.
7182          */
7183         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7184
7185         sd->nr_balance_failed = 0;
7186
7187 out_one_pinned:
7188         /* tune up the balancing interval */
7189         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7190                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7191                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7192                 sd->balance_interval *= 2;
7193
7194         ld_moved = 0;
7195 out:
7196         return ld_moved;
7197 }
7198
7199 static inline unsigned long
7200 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7201 {
7202         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7203
7204         if (cpu_busy)
7205                 interval *= sd->busy_factor;
7206
7207         /* scale ms to jiffies */
7208         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7209         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7210
7211         return interval;
7212 }
7213
7214 static inline void
7215 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7216 {
7217         unsigned long interval, next;
7218
7219         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7220         next = sd->last_balance + interval;
7221
7222         if (time_after(*next_balance, next))
7223                 *next_balance = next;
7224 }
7225
7226 /*
7227  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7228  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7229  */
7230 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7231 {
7232         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7233         int this_cpu = this_rq->cpu;
7234         struct sched_domain *sd;
7235         int pulled_task = 0;
7236         u64 curr_cost = 0;
7237
7238         idle_enter_fair(this_rq);
7239
7240         /*
7241          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7242          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7243          */
7244         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7245
7246         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7247             !this_rq->rd->overload) {
7248                 rcu_read_lock();
7249                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7250                 if (sd)
7251                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7252                 rcu_read_unlock();
7253
7254                 goto out;
7255         }
7256
7257         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7258
7259         update_blocked_averages(this_cpu);
7260         rcu_read_lock();
7261         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7262                 int continue_balancing = 1;
7263                 u64 t0, domain_cost;
7264
7265                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7266                         continue;
7267
7268                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7269                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7270                         break;
7271                 }
7272
7273                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7274                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7275
7276                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7277                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7278                                                    &continue_balancing);
7279
7280                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7281                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7282                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7283
7284                         curr_cost += domain_cost;
7285                 }
7286
7287                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7288
7289                 /*
7290                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7291                  * now runnable tasks on this rq.
7292                  */
7293                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7294                         break;
7295         }
7296         rcu_read_unlock();
7297
7298         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7299
7300         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7301                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7302
7303         /*
7304          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7305          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7306          * pretend we pulled a task.
7307          */
7308         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7309                 pulled_task = 1;
7310
7311 out:
7312         /* Move the next balance forward */
7313         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7314                 this_rq->next_balance = next_balance;
7315
7316         /* Is there a task of a high priority class? */
7317         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7318                 pulled_task = -1;
7319
7320         if (pulled_task) {
7321                 idle_exit_fair(this_rq);
7322                 this_rq->idle_stamp = 0;
7323         }
7324
7325         return pulled_task;
7326 }
7327
7328 /*
7329  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7330  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7331  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7332  * avoids physical / logical imbalances.
7333  */
7334 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7335 {
7336         struct rq *busiest_rq = data;
7337         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7338         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7339         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7340         struct sched_domain *sd;
7341         struct task_struct *p = NULL;
7342
7343         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7344
7345         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7346         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7347                      !busiest_rq->active_balance))
7348                 goto out_unlock;
7349
7350         /* Is there any task to move? */
7351         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7352                 goto out_unlock;
7353
7354         /*
7355          * This condition is "impossible", if it occurs
7356          * we need to fix it. Originally reported by
7357          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7358          */
7359         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7360
7361         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7362         rcu_read_lock();
7363         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7364                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7365                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7366                                 break;
7367         }
7368
7369         if (likely(sd)) {
7370                 struct lb_env env = {
7371                         .sd             = sd,
7372                         .dst_cpu        = target_cpu,
7373                         .dst_rq         = target_rq,
7374                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7375                         .src_rq         = busiest_rq,
7376                         .idle           = CPU_IDLE,
7377                 };
7378
7379                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7380
7381                 p = detach_one_task(&env);
7382                 if (p)
7383                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7384                 else
7385                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7386         }
7387         rcu_read_unlock();
7388 out_unlock:
7389         busiest_rq->active_balance = 0;
7390         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7391
7392         if (p)
7393                 attach_one_task(target_rq, p);
7394
7395         local_irq_enable();
7396
7397         return 0;
7398 }
7399
7400 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7401 {
7402         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7403 }
7404
7405 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7406 /*
7407  * idle load balancing details
7408  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7409  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7410  *   load balancing for all the idle CPUs.
7411  */
7412 static struct {
7413         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7414         atomic_t nr_cpus;
7415         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7416 } nohz ____cacheline_aligned;
7417
7418 static inline int find_new_ilb(void)
7419 {
7420         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7421
7422         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7423                 return ilb;
7424
7425         return nr_cpu_ids;
7426 }
7427
7428 /*
7429  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7430  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7431  * CPU (if there is one).
7432  */
7433 static void nohz_balancer_kick(void)
7434 {
7435         int ilb_cpu;
7436
7437         nohz.next_balance++;
7438
7439         ilb_cpu = find_new_ilb();
7440
7441         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7442                 return;
7443
7444         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7445                 return;
7446         /*
7447          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7448          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7449          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7450          * will be run before returning from the IPI.
7451          */
7452         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7453         return;
7454 }
7455
7456 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7457 {
7458         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7459                 /*
7460                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7461                  */
7462                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7463                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7464                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7465                 }
7466                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7467         }
7468 }
7469
7470 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7471 {
7472         struct sched_domain *sd;
7473         int cpu = smp_processor_id();
7474
7475         rcu_read_lock();
7476         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7477
7478         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7479                 goto unlock;
7480         sd->nohz_idle = 0;
7481
7482         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7483 unlock:
7484         rcu_read_unlock();
7485 }
7486
7487 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7488 {
7489         struct sched_domain *sd;
7490         int cpu = smp_processor_id();
7491
7492         rcu_read_lock();
7493         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7494
7495         if (!sd || sd->nohz_idle)
7496                 goto unlock;
7497         sd->nohz_idle = 1;
7498
7499         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7500 unlock:
7501         rcu_read_unlock();
7502 }
7503
7504 /*
7505  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7506  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7507  */
7508 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7509 {
7510         /*
7511          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7512          */
7513         if (!cpu_active(cpu))
7514                 return;
7515
7516         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7517                 return;
7518
7519         /*
7520          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7521          */
7522         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7523                 return;
7524
7525         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7526         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7527         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7528 }
7529
7530 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7531                                         unsigned long action, void *hcpu)
7532 {
7533         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7534         case CPU_DYING:
7535                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7536                 return NOTIFY_OK;
7537         default:
7538                 return NOTIFY_DONE;
7539         }
7540 }
7541 #endif
7542
7543 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7544
7545 /*
7546  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7547  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7548  */
7549 void update_max_interval(void)
7550 {
7551         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7552 }
7553
7554 /*
7555  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7556  * and initiates a balancing operation if so.
7557  *
7558  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7559  */
7560 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7561 {
7562         int continue_balancing = 1;
7563         int cpu = rq->cpu;
7564         unsigned long interval;
7565         struct sched_domain *sd;
7566         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7567         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7568         int update_next_balance = 0;
7569         int need_serialize, need_decay = 0;
7570         u64 max_cost = 0;
7571
7572         update_blocked_averages(cpu);
7573
7574         rcu_read_lock();
7575         for_each_domain(cpu, sd) {
7576                 /*
7577                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7578                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7579                  */
7580                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7581                         sd->max_newidle_lb_cost =
7582                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7583                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7584                         need_decay = 1;
7585                 }
7586                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7587
7588                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7589                         continue;
7590
7591                 /*
7592                  * Stop the load balance at this level. There is another
7593                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7594                  * actively.
7595                  */
7596                 if (!continue_balancing) {
7597                         if (need_decay)
7598                                 continue;
7599                         break;
7600                 }
7601
7602                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7603
7604                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7605                 if (need_serialize) {
7606                         if (!spin_trylock(&balancing))
7607                                 goto out;
7608                 }
7609
7610                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7611                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7612                                 /*
7613                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7614                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7615                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7616                                  */
7617                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7618                         }
7619                         sd->last_balance = jiffies;
7620                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7621                 }
7622                 if (need_serialize)
7623                         spin_unlock(&balancing);
7624 out:
7625                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7626                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7627                         update_next_balance = 1;
7628                 }
7629         }
7630         if (need_decay) {
7631                 /*
7632                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7633                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7634                  */
7635                 rq->max_idle_balance_cost =
7636                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7637         }
7638         rcu_read_unlock();
7639
7640         /*
7641          * next_balance will be updated only when there is a need.
7642          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7643          * updated.
7644          */
7645         if (likely(update_next_balance)) {
7646                 rq->next_balance = next_balance;
7647
7648 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7649                 /*
7650                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
7651                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
7652                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
7653                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
7654                  * balance for itself and we need to update the
7655                  * nohz.next_balance accordingly.
7656                  */
7657                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
7658                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
7659 #endif
7660         }
7661 }
7662
7663 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7664 /*
7665  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7666  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7667  */
7668 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7669 {
7670         int this_cpu = this_rq->cpu;
7671         struct rq *rq;
7672         int balance_cpu;
7673         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7674         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7675         int update_next_balance = 0;
7676
7677         if (idle != CPU_IDLE ||
7678             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7679                 goto end;
7680
7681         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7682                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7683                         continue;
7684
7685                 /*
7686                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7687                  * work being done for other cpus. Next load
7688                  * balancing owner will pick it up.
7689                  */
7690                 if (need_resched())
7691                         break;
7692
7693                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7694
7695                 /*
7696                  * If time for next balance is due,
7697                  * do the balance.
7698                  */
7699                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7700                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7701                         update_rq_clock(rq);
7702                         update_idle_cpu_load(rq);
7703                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7704                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7705                 }
7706
7707                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
7708                         next_balance = rq->next_balance;
7709                         update_next_balance = 1;
7710                 }
7711         }
7712
7713         /*
7714          * next_balance will be updated only when there is a need.
7715          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
7716          * updated.
7717          */
7718         if (likely(update_next_balance))
7719                 nohz.next_balance = next_balance;
7720 end:
7721         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7722 }
7723
7724 /*
7725  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7726  * of an idle cpu in the system.
7727  *   - This rq has more than one task.
7728  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
7729  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
7730  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
7731  *     multiple busy cpu.
7732  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7733  *     domain span are idle.
7734  */
7735 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7736 {
7737         unsigned long now = jiffies;
7738         struct sched_domain *sd;
7739         struct sched_group_capacity *sgc;
7740         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7741         bool kick = false;
7742
7743         if (unlikely(rq->idle_balance))
7744                 return false;
7745
7746        /*
7747         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7748         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7749         */
7750         set_cpu_sd_state_busy();
7751         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7752
7753         /*
7754          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7755          * balancing.
7756          */
7757         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7758                 return false;
7759
7760         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7761                 return false;
7762
7763         if (rq->nr_running >= 2)
7764                 return true;
7765
7766         rcu_read_lock();
7767         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7768         if (sd) {
7769                 sgc = sd->groups->sgc;
7770                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7771
7772                 if (nr_busy > 1) {
7773                         kick = true;
7774                         goto unlock;
7775                 }
7776
7777         }
7778
7779         sd = rcu_dereference(rq->sd);
7780         if (sd) {
7781                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
7782                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
7783                         kick = true;
7784                         goto unlock;
7785                 }
7786         }
7787
7788         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7789         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7790                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
7791                 kick = true;
7792                 goto unlock;
7793         }
7794
7795 unlock:
7796         rcu_read_unlock();
7797         return kick;
7798 }
7799 #else
7800 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7801 #endif
7802
7803 /*
7804  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7805  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7806  */
7807 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7808 {
7809         struct rq *this_rq = this_rq();
7810         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7811                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7812
7813         /*
7814          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7815          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7816          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
7817          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
7818          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
7819          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
7820          */
7821         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7822         rebalance_domains(this_rq, idle);
7823 }
7824
7825 /*
7826  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7827  */
7828 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7829 {
7830         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7831         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7832                 return;
7833
7834         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7835                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7836 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7837         if (nohz_kick_needed(rq))
7838                 nohz_balancer_kick();
7839 #endif
7840 }
7841
7842 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7843 {
7844         update_sysctl();
7845
7846         update_runtime_enabled(rq);
7847 }
7848
7849 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7850 {
7851         update_sysctl();
7852
7853         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7854         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7855 }
7856
7857 #endif /* CONFIG_SMP */
7858
7859 /*
7860  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7861  */
7862 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7863 {
7864         struct cfs_rq *cfs_rq;
7865         struct sched_entity *se = &curr->se;
7866
7867         for_each_sched_entity(se) {
7868                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7869                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7870         }
7871
7872         if (!static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
7873                 task_tick_numa(rq, curr);
7874 }
7875
7876 /*
7877  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
7878  *  - child not yet on the tasklist
7879  *  - preemption disabled
7880  */
7881 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
7882 {
7883         struct cfs_rq *cfs_rq;
7884         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
7885         int this_cpu = smp_processor_id();
7886         struct rq *rq = this_rq();
7887         unsigned long flags;
7888
7889         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7890
7891         update_rq_clock(rq);
7892
7893         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
7894         curr = cfs_rq->curr;
7895
7896         /*
7897          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
7898          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
7899          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
7900          * of child point to valid ones.
7901          */
7902         rcu_read_lock();
7903         __set_task_cpu(p, this_cpu);
7904         rcu_read_unlock();
7905
7906         update_curr(cfs_rq);
7907
7908         if (curr)
7909                 se->vruntime = curr->vruntime;
7910         place_entity(cfs_rq, se, 1);
7911
7912         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
7913                 /*
7914                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
7915                  * 'current' within the tree based on its new key value.
7916                  */
7917                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
7918                 resched_curr(rq);
7919         }
7920
7921         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7922
7923         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7924 }
7925
7926 /*
7927  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
7928  * the current task.
7929  */
7930 static void
7931 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
7932 {
7933         if (!task_on_rq_queued(p))
7934                 return;
7935
7936         /*
7937          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
7938          * our priority decreased, or if we are not currently running on
7939          * this runqueue and our priority is higher than the current's
7940          */
7941         if (rq->curr == p) {
7942                 if (p->prio > oldprio)
7943                         resched_curr(rq);
7944         } else
7945                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7946 }
7947
7948 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
7949 {
7950         struct sched_entity *se = &p->se;
7951
7952         /*
7953          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
7954          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
7955          * vruntime.
7956          */
7957         if (p->on_rq)
7958                 return true;
7959
7960         /*
7961          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
7962          * But there are some cases where it has already been normalized:
7963          *
7964          * - A forked child which is waiting for being woken up by
7965          *   wake_up_new_task().
7966          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
7967          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
7968          */
7969         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
7970                 return true;
7971
7972         return false;
7973 }
7974
7975 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
7976 {
7977         struct sched_entity *se = &p->se;
7978         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7979
7980         if (!vruntime_normalized(p)) {
7981                 /*
7982                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
7983                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
7984                  */
7985                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
7986                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7987         }
7988
7989         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
7990         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
7991 }
7992
7993 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
7994 {
7995         struct sched_entity *se = &p->se;
7996         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7997
7998 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7999         /*
8000          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8001          * class maintain depth value), reset depth properly.
8002          */
8003         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8004 #endif
8005
8006         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8007         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8008
8009         if (!vruntime_normalized(p))
8010                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8011 }
8012
8013 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8014 {
8015         detach_task_cfs_rq(p);
8016 }
8017
8018 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8019 {
8020         attach_task_cfs_rq(p);
8021
8022         if (task_on_rq_queued(p)) {
8023                 /*
8024                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8025                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8026                  * if we can still preempt the current task.
8027                  */
8028                 if (rq->curr == p)
8029                         resched_curr(rq);
8030                 else
8031                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8032         }
8033 }
8034
8035 /* Account for a task changing its policy or group.
8036  *
8037  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8038  * migrates between groups/classes.
8039  */
8040 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8041 {
8042         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8043
8044         for_each_sched_entity(se) {
8045                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8046
8047                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8048                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8049                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8050         }
8051 }
8052
8053 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8054 {
8055         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8056         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8057 #ifndef CONFIG_64BIT
8058         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8059 #endif
8060 #ifdef CONFIG_SMP
8061         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8062         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8063 #endif
8064 }
8065
8066 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8067 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8068 {
8069         detach_task_cfs_rq(p);
8070         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8071
8072 #ifdef CONFIG_SMP
8073         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8074         p->se.avg.last_update_time = 0;
8075 #endif
8076         attach_task_cfs_rq(p);
8077 }
8078
8079 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8080 {
8081         int i;
8082
8083         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8084
8085         for_each_possible_cpu(i) {
8086                 if (tg->cfs_rq)
8087                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8088                 if (tg->se) {
8089                         if (tg->se[i])
8090                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8091                         kfree(tg->se[i]);
8092                 }
8093         }
8094
8095         kfree(tg->cfs_rq);
8096         kfree(tg->se);
8097 }
8098
8099 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8100 {
8101         struct cfs_rq *cfs_rq;
8102         struct sched_entity *se;
8103         int i;
8104
8105         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8106         if (!tg->cfs_rq)
8107                 goto err;
8108         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8109         if (!tg->se)
8110                 goto err;
8111
8112         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8113
8114         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8115
8116         for_each_possible_cpu(i) {
8117                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8118                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8119                 if (!cfs_rq)
8120                         goto err;
8121
8122                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8123                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8124                 if (!se)
8125                         goto err_free_rq;
8126
8127                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8128                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8129                 init_entity_runnable_average(se);
8130         }
8131
8132         return 1;
8133
8134 err_free_rq:
8135         kfree(cfs_rq);
8136 err:
8137         return 0;
8138 }
8139
8140 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8141 {
8142         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8143         unsigned long flags;
8144
8145         /*
8146         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8147         * check on_list without danger of it being re-added.
8148         */
8149         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8150                 return;
8151
8152         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8153         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8154         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8155 }
8156
8157 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8158                         struct sched_entity *se, int cpu,
8159                         struct sched_entity *parent)
8160 {
8161         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8162
8163         cfs_rq->tg = tg;
8164         cfs_rq->rq = rq;
8165         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8166
8167         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8168         tg->se[cpu] = se;
8169
8170         /* se could be NULL for root_task_group */
8171         if (!se)
8172                 return;
8173
8174         if (!parent) {
8175                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8176                 se->depth = 0;
8177         } else {
8178                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8179                 se->depth = parent->depth + 1;
8180         }
8181
8182         se->my_q = cfs_rq;
8183         /* guarantee group entities always have weight */
8184         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8185         se->parent = parent;
8186 }
8187
8188 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8189
8190 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8191 {
8192         int i;
8193         unsigned long flags;
8194
8195         /*
8196          * We can't change the weight of the root cgroup.
8197          */
8198         if (!tg->se[0])
8199                 return -EINVAL;
8200
8201         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8202
8203         mutex_lock(&shares_mutex);
8204         if (tg->shares == shares)
8205                 goto done;
8206
8207         tg->shares = shares;
8208         for_each_possible_cpu(i) {
8209                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8210                 struct sched_entity *se;
8211
8212                 se = tg->se[i];
8213                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8214                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8215
8216                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8217                 update_rq_clock(rq);
8218                 for_each_sched_entity(se)
8219                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8220                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8221         }
8222
8223 done:
8224         mutex_unlock(&shares_mutex);
8225         return 0;
8226 }
8227 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8228
8229 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8230
8231 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8232 {
8233         return 1;
8234 }
8235
8236 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
8237
8238 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8239
8240
8241 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8242 {
8243         struct sched_entity *se = &task->se;
8244         unsigned int rr_interval = 0;
8245
8246         /*
8247          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8248          * idle runqueue:
8249          */
8250         if (rq->cfs.load.weight)
8251                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8252
8253         return rr_interval;
8254 }
8255
8256 /*
8257  * All the scheduling class methods:
8258  */
8259 const struct sched_class fair_sched_class = {
8260         .next                   = &idle_sched_class,
8261         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8262         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8263         .yield_task             = yield_task_fair,
8264         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8265
8266         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8267
8268         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8269         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8270
8271 #ifdef CONFIG_SMP
8272         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8273         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8274
8275         .rq_online              = rq_online_fair,
8276         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8277
8278         .task_waking            = task_waking_fair,
8279         .task_dead              = task_dead_fair,
8280         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8281 #endif
8282
8283         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8284         .task_tick              = task_tick_fair,
8285         .task_fork              = task_fork_fair,
8286
8287         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8288         .switched_from          = switched_from_fair,
8289         .switched_to            = switched_to_fair,
8290
8291         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8292
8293         .update_curr            = update_curr_fair,
8294
8295 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8296         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8297 #endif
8298 };
8299
8300 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8301 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8302 {
8303         struct cfs_rq *cfs_rq;
8304
8305         rcu_read_lock();
8306         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8307                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8308         rcu_read_unlock();
8309 }
8310
8311 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8312 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8313 {
8314         int node;
8315         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8316
8317         for_each_online_node(node) {
8318                 if (p->numa_faults) {
8319                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8320                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8321                 }
8322                 if (p->numa_group) {
8323                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8324                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8325                 }
8326                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8327         }
8328 }
8329 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8330 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8331
8332 __init void init_sched_fair_class(void)
8333 {
8334 #ifdef CONFIG_SMP
8335         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8336
8337 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8338         nohz.next_balance = jiffies;
8339         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8340         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8341 #endif
8342 #endif /* SMP */
8343
8344 }