sched/fair: Fix PELT integrity for new tasks
[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
21  */
22
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/latencytop.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 sched_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 runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         /*
686          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
687          */
688         sa->util_avg = 0;
689         sa->util_sum = 0;
690         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
691 }
692
693 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
694 static int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq);
695 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
696
697 /*
698  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
699  * based on the cfs_rq's current util_avg:
700  *
701  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
702  *
703  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
704  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
705  * as when the series is a harmonic series.
706  *
707  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
708  * only 1/2 of the left utilization budget:
709  *
710  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
711  *
712  * where n denotes the nth task.
713  *
714  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
715  *
716  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
717  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
718  *
719  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
720  * if util_avg > util_avg_cap.
721  */
722 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
723 {
724         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
725         struct sched_avg *sa = &se->avg;
726         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
727         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
728
729         if (cap > 0) {
730                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
731                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
732                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
733
734                         if (sa->util_avg > cap)
735                                 sa->util_avg = cap;
736                 } else {
737                         sa->util_avg = cap;
738                 }
739                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
740         }
741
742         if (entity_is_task(se)) {
743                 struct task_struct *p = task_of(se);
744                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
745                         /*
746                          * For !fair tasks do:
747                          *
748                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
749                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
750                         switched_from_fair(rq, p);
751                          *
752                          * such that the next switched_to_fair() has the
753                          * expected state.
754                          */
755                         se->avg.last_update_time = now;
756                         return;
757                 }
758         }
759
760         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
761         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
762 }
763
764 #else /* !CONFIG_SMP */
765 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
766 {
767 }
768 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
769 {
770 }
771 #endif /* CONFIG_SMP */
772
773 /*
774  * Update the current task's runtime statistics.
775  */
776 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
777 {
778         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
779         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
780         u64 delta_exec;
781
782         if (unlikely(!curr))
783                 return;
784
785         delta_exec = now - curr->exec_start;
786         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
787                 return;
788
789         curr->exec_start = now;
790
791         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
792                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
793
794         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
795         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
796
797         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
798         update_min_vruntime(cfs_rq);
799
800         if (entity_is_task(curr)) {
801                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
802
803                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
804                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
805                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
806         }
807
808         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
809 }
810
811 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
812 {
813         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
814 }
815
816 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
817 static inline void
818 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
819 {
820         u64 wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
821
822         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
823             likely(wait_start > se->statistics.wait_start))
824                 wait_start -= se->statistics.wait_start;
825
826         se->statistics.wait_start = wait_start;
827 }
828
829 static void
830 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
831 {
832         struct task_struct *p;
833         u64 delta;
834
835         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start;
836
837         if (entity_is_task(se)) {
838                 p = task_of(se);
839                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
840                         /*
841                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
842                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
843                          * prior to migration.
844                          */
845                         se->statistics.wait_start = delta;
846                         return;
847                 }
848                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
849         }
850
851         se->statistics.wait_max = max(se->statistics.wait_max, delta);
852         se->statistics.wait_count++;
853         se->statistics.wait_sum += delta;
854         se->statistics.wait_start = 0;
855 }
856
857 /*
858  * Task is being enqueued - update stats:
859  */
860 static inline void
861 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
862 {
863         /*
864          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
865          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
866          */
867         if (se != cfs_rq->curr)
868                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
869 }
870
871 static inline void
872 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
873 {
874         /*
875          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
876          * waiting task:
877          */
878         if (se != cfs_rq->curr)
879                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
880
881         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
882                 if (entity_is_task(se)) {
883                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
884
885                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
886                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
887                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
888                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
889                 }
890         }
891
892 }
893 #else
894 static inline void
895 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
896 {
897 }
898
899 static inline void
900 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
901 {
902 }
903
904 static inline void
905 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
906 {
907 }
908
909 static inline void
910 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
911 {
912 }
913 #endif
914
915 /*
916  * We are picking a new current task - update its stats:
917  */
918 static inline void
919 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
920 {
921         /*
922          * We are starting a new run period:
923          */
924         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
925 }
926
927 /**************************************************
928  * Scheduling class queueing methods:
929  */
930
931 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
932 /*
933  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
934  * calculated based on the tasks virtual memory size and
935  * numa_balancing_scan_size.
936  */
937 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
938 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
939
940 /* Portion of address space to scan in MB */
941 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
942
943 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
944 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
945
946 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
947 {
948         unsigned long rss = 0;
949         unsigned long nr_scan_pages;
950
951         /*
952          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
953          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
954          * on resident pages
955          */
956         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
957         rss = get_mm_rss(p->mm);
958         if (!rss)
959                 rss = nr_scan_pages;
960
961         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
962         return rss / nr_scan_pages;
963 }
964
965 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
966 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
967
968 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
969 {
970         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
971         unsigned int scan, floor;
972         unsigned int windows = 1;
973
974         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
975                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
976         floor = 1000 / windows;
977
978         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
979         return max_t(unsigned int, floor, scan);
980 }
981
982 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
983 {
984         unsigned int smin = task_scan_min(p);
985         unsigned int smax;
986
987         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
988         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
989         return max(smin, smax);
990 }
991
992 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
993 {
994         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
995         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
996 }
997
998 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
999 {
1000         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1001         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1002 }
1003
1004 struct numa_group {
1005         atomic_t refcount;
1006
1007         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1008         int nr_tasks;
1009         pid_t gid;
1010         int active_nodes;
1011
1012         struct rcu_head rcu;
1013         unsigned long total_faults;
1014         unsigned long max_faults_cpu;
1015         /*
1016          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1017          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1018          * more by CPU use than by memory faults.
1019          */
1020         unsigned long *faults_cpu;
1021         unsigned long faults[0];
1022 };
1023
1024 /* Shared or private faults. */
1025 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1026
1027 /* Memory and CPU locality */
1028 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1029
1030 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1031 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1032
1033 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1034 {
1035         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1036 }
1037
1038 /*
1039  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1040  * occupy the first half of the array. The second half of the
1041  * array is for current counters, which are averaged into the
1042  * first set by task_numa_placement.
1043  */
1044 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1045 {
1046         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1047 }
1048
1049 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1050 {
1051         if (!p->numa_faults)
1052                 return 0;
1053
1054         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1055                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1056 }
1057
1058 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1059 {
1060         if (!p->numa_group)
1061                 return 0;
1062
1063         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1064                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1065 }
1066
1067 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1068 {
1069         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1070                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1071 }
1072
1073 /*
1074  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1075  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1076  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1077  */
1078 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1079
1080 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1081 {
1082         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1083 }
1084
1085 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1086 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1087                                         int maxdist, bool task)
1088 {
1089         unsigned long score = 0;
1090         int node;
1091
1092         /*
1093          * All nodes are directly connected, and the same distance
1094          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1095          */
1096         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1097                 return 0;
1098
1099         /*
1100          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1101          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1102          */
1103         for_each_online_node(node) {
1104                 unsigned long faults;
1105                 int dist = node_distance(nid, node);
1106
1107                 /*
1108                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1109                  * for placement; nid was already counted.
1110                  */
1111                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1112                         continue;
1113
1114                 /*
1115                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1116                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1117                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1118                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1119                  * of each group. Skip other nodes.
1120                  */
1121                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1122                                         dist > maxdist)
1123                         continue;
1124
1125                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1126                 if (task)
1127                         faults = task_faults(p, node);
1128                 else
1129                         faults = group_faults(p, node);
1130
1131                 /*
1132                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1133                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1134                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1135                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1136                  * The further away a node is, the less the faults count.
1137                  * This seems to result in good task placement.
1138                  */
1139                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1140                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1141                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1142                 }
1143
1144                 score += faults;
1145         }
1146
1147         return score;
1148 }
1149
1150 /*
1151  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1152  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1153  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1154  * evenly spread out between numa nodes.
1155  */
1156 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1157                                         int dist)
1158 {
1159         unsigned long faults, total_faults;
1160
1161         if (!p->numa_faults)
1162                 return 0;
1163
1164         total_faults = p->total_numa_faults;
1165
1166         if (!total_faults)
1167                 return 0;
1168
1169         faults = task_faults(p, nid);
1170         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1171
1172         return 1000 * faults / total_faults;
1173 }
1174
1175 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1176                                          int dist)
1177 {
1178         unsigned long faults, total_faults;
1179
1180         if (!p->numa_group)
1181                 return 0;
1182
1183         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1184
1185         if (!total_faults)
1186                 return 0;
1187
1188         faults = group_faults(p, nid);
1189         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1190
1191         return 1000 * faults / total_faults;
1192 }
1193
1194 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1195                                 int src_nid, int dst_cpu)
1196 {
1197         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1198         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1199         int last_cpupid, this_cpupid;
1200
1201         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1202
1203         /*
1204          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1205          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1206          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1207          *
1208          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1209          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1210          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1211          *
1212          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1213          * same result twice in a row, given these samples are fully
1214          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1215          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1216          *
1217          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1218          * act on an unlikely task<->page relation.
1219          */
1220         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1221         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1222                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1223                 return false;
1224
1225         /* Always allow migrate on private faults */
1226         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1227                 return true;
1228
1229         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1230         if (!ng)
1231                 return true;
1232
1233         /*
1234          * Destination node is much more heavily used than the source
1235          * node? Allow migration.
1236          */
1237         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1238                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1239                 return true;
1240
1241         /*
1242          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1243          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1244          *
1245          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1246          * --------------- * - > ---------------
1247          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1248          */
1249         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1250                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1251 }
1252
1253 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1254 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1255 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1256 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1257 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1258
1259 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1260 struct numa_stats {
1261         unsigned long nr_running;
1262         unsigned long load;
1263
1264         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1265         unsigned long compute_capacity;
1266
1267         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1268         unsigned long task_capacity;
1269         int has_free_capacity;
1270 };
1271
1272 /*
1273  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1274  */
1275 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1276 {
1277         int smt, cpu, cpus = 0;
1278         unsigned long capacity;
1279
1280         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1281         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1282                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1283
1284                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1285                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1286                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1287
1288                 cpus++;
1289         }
1290
1291         /*
1292          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1293          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1294          * not find this node attractive.
1295          *
1296          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1297          * imbalance and bail there.
1298          */
1299         if (!cpus)
1300                 return;
1301
1302         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1303         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1304         capacity = cpus / smt; /* cores */
1305
1306         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1307                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1308         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1309 }
1310
1311 struct task_numa_env {
1312         struct task_struct *p;
1313
1314         int src_cpu, src_nid;
1315         int dst_cpu, dst_nid;
1316
1317         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1318
1319         int imbalance_pct;
1320         int dist;
1321
1322         struct task_struct *best_task;
1323         long best_imp;
1324         int best_cpu;
1325 };
1326
1327 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1328                              struct task_struct *p, long imp)
1329 {
1330         if (env->best_task)
1331                 put_task_struct(env->best_task);
1332         if (p)
1333                 get_task_struct(p);
1334
1335         env->best_task = p;
1336         env->best_imp = imp;
1337         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1338 }
1339
1340 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1341                                 struct task_numa_env *env)
1342 {
1343         long imb, old_imb;
1344         long orig_src_load, orig_dst_load;
1345         long src_capacity, dst_capacity;
1346
1347         /*
1348          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1349          *
1350          * src_load        dst_load
1351          * ------------ vs ---------
1352          * src_capacity    dst_capacity
1353          */
1354         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1355         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1356
1357         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1358         if (dst_load < src_load)
1359                 swap(dst_load, src_load);
1360
1361         /* Is the difference below the threshold? */
1362         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1363               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1364         if (imb <= 0)
1365                 return false;
1366
1367         /*
1368          * The imbalance is above the allowed threshold.
1369          * Compare it with the old imbalance.
1370          */
1371         orig_src_load = env->src_stats.load;
1372         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1373
1374         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1375                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1376
1377         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1378                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1379
1380         /* Would this change make things worse? */
1381         return (imb > old_imb);
1382 }
1383
1384 /*
1385  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1386  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1387  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1388  * be exchanged with the source task
1389  */
1390 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1391                               long taskimp, long groupimp)
1392 {
1393         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1394         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1395         struct task_struct *cur;
1396         long src_load, dst_load;
1397         long load;
1398         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1399         long moveimp = imp;
1400         int dist = env->dist;
1401
1402         rcu_read_lock();
1403         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1404         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1405                 cur = NULL;
1406
1407         /*
1408          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1409          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1410          */
1411         if (cur == env->p)
1412                 goto unlock;
1413
1414         /*
1415          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1416          * source and destination node. Calculate the total differential for
1417          * the source task and potential destination task. The more negative
1418          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1419          * be incurred if the tasks were swapped.
1420          */
1421         if (cur) {
1422                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1423                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1424                         goto unlock;
1425
1426                 /*
1427                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1428                  * in any group then look only at task weights.
1429                  */
1430                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1431                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1432                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1433                         /*
1434                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1435                          * tasks within a group over tiny differences.
1436                          */
1437                         if (cur->numa_group)
1438                                 imp -= imp/16;
1439                 } else {
1440                         /*
1441                          * Compare the group weights. If a task is all by
1442                          * itself (not part of a group), use the task weight
1443                          * instead.
1444                          */
1445                         if (cur->numa_group)
1446                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1447                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1448                         else
1449                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1450                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1451                 }
1452         }
1453
1454         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1455                 goto unlock;
1456
1457         if (!cur) {
1458                 /* Is there capacity at our destination? */
1459                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1460                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1461                         goto unlock;
1462
1463                 goto balance;
1464         }
1465
1466         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1467         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1468                         dst_rq->nr_running == 1)
1469                 goto assign;
1470
1471         /*
1472          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1473          */
1474 balance:
1475         load = task_h_load(env->p);
1476         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1477         src_load = env->src_stats.load - load;
1478
1479         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1480                 /*
1481                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1482                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1483                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1484                  * so an actually idle CPU will win.
1485                  */
1486                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1487                         imp = moveimp - 1;
1488                         cur = NULL;
1489                         goto assign;
1490                 }
1491         }
1492
1493         if (imp <= env->best_imp)
1494                 goto unlock;
1495
1496         if (cur) {
1497                 load = task_h_load(cur);
1498                 dst_load -= load;
1499                 src_load += load;
1500         }
1501
1502         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1503                 goto unlock;
1504
1505         /*
1506          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1507          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1508          */
1509         if (!cur)
1510                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1511
1512 assign:
1513         task_numa_assign(env, cur, imp);
1514 unlock:
1515         rcu_read_unlock();
1516 }
1517
1518 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1519                                 long taskimp, long groupimp)
1520 {
1521         int cpu;
1522
1523         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1524                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1525                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1526                         continue;
1527
1528                 env->dst_cpu = cpu;
1529                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1530         }
1531 }
1532
1533 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1534 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1535 {
1536         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1537         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1538
1539         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1540                 return false;
1541
1542         /*
1543          * Only consider a task move if the source has a higher load
1544          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1545          *
1546          *      src->load                dst->load
1547          * --------------------- vs ---------------------
1548          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1549          */
1550         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1551
1552             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1553                 return true;
1554
1555         return false;
1556 }
1557
1558 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1559 {
1560         struct task_numa_env env = {
1561                 .p = p,
1562
1563                 .src_cpu = task_cpu(p),
1564                 .src_nid = task_node(p),
1565
1566                 .imbalance_pct = 112,
1567
1568                 .best_task = NULL,
1569                 .best_imp = 0,
1570                 .best_cpu = -1,
1571         };
1572         struct sched_domain *sd;
1573         unsigned long taskweight, groupweight;
1574         int nid, ret, dist;
1575         long taskimp, groupimp;
1576
1577         /*
1578          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1579          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1580          *
1581          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1582          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1583          * to satisfy here.
1584          */
1585         rcu_read_lock();
1586         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1587         if (sd)
1588                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1589         rcu_read_unlock();
1590
1591         /*
1592          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1593          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1594          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1595          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1596          */
1597         if (unlikely(!sd)) {
1598                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1599                 return -EINVAL;
1600         }
1601
1602         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1603         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1604         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1605         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1606         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1607         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1608         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1609         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1610
1611         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1612         if (numa_has_capacity(&env))
1613                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1614
1615         /*
1616          * Look at other nodes in these cases:
1617          * - there is no space available on the preferred_nid
1618          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1619          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1620          *   we need to check other locations.
1621          */
1622         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1623                 for_each_online_node(nid) {
1624                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1625                                 continue;
1626
1627                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1628                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1629                                                 dist != env.dist) {
1630                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1631                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1632                         }
1633
1634                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1635                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1636                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1637                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1638                                 continue;
1639
1640                         env.dist = dist;
1641                         env.dst_nid = nid;
1642                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1643                         if (numa_has_capacity(&env))
1644                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1645                 }
1646         }
1647
1648         /*
1649          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1650          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1651          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1652          * settle down.
1653          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1654          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1655          */
1656         if (p->numa_group) {
1657                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1658
1659                 if (env.best_cpu == -1)
1660                         nid = env.src_nid;
1661                 else
1662                         nid = env.dst_nid;
1663
1664                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1665                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1666         }
1667
1668         /* No better CPU than the current one was found. */
1669         if (env.best_cpu == -1)
1670                 return -EAGAIN;
1671
1672         /*
1673          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1674          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1675          */
1676         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1677
1678         if (env.best_task == NULL) {
1679                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1680                 if (ret != 0)
1681                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1682                 return ret;
1683         }
1684
1685         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1686         if (ret != 0)
1687                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1688         put_task_struct(env.best_task);
1689         return ret;
1690 }
1691
1692 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1693 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1694 {
1695         unsigned long interval = HZ;
1696
1697         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1698         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1699                 return;
1700
1701         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1702         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1703         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1704
1705         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1706         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1707                 return;
1708
1709         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1710         task_numa_migrate(p);
1711 }
1712
1713 /*
1714  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1715  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1716  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1717  * located.
1718  */
1719 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1720 {
1721         unsigned long faults, max_faults = 0;
1722         int nid, active_nodes = 0;
1723
1724         for_each_online_node(nid) {
1725                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1726                 if (faults > max_faults)
1727                         max_faults = faults;
1728         }
1729
1730         for_each_online_node(nid) {
1731                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1732                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1733                         active_nodes++;
1734         }
1735
1736         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1737         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1738 }
1739
1740 /*
1741  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1742  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1743  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1744  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1745  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1746  */
1747 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1748 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1749
1750 /*
1751  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1752  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1753  * the page accesses are shared with other processes.
1754  * Otherwise, decrease the scan period.
1755  */
1756 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1757                         unsigned long shared, unsigned long private)
1758 {
1759         unsigned int period_slot;
1760         int ratio;
1761         int diff;
1762
1763         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1764         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1765
1766         /*
1767          * If there were no record hinting faults then either the task is
1768          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1769          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1770          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1771          * node is overloaded. In either case, scan slower
1772          */
1773         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1774                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1775                         p->numa_scan_period << 1);
1776
1777                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1778                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1779
1780                 return;
1781         }
1782
1783         /*
1784          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1785          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1786          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1787          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1788          */
1789         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1790         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1791         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1792                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1793                 if (!slot)
1794                         slot = 1;
1795                 diff = slot * period_slot;
1796         } else {
1797                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1798
1799                 /*
1800                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1801                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1802                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1803                  * speaking the intent is that there is little point
1804                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1805                  * simply bounce migrations uselessly
1806                  */
1807                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1808                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1809         }
1810
1811         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1812                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1813         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1814 }
1815
1816 /*
1817  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1818  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1819  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1820  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1821  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1822  */
1823 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1824 {
1825         u64 runtime, delta, now;
1826         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1827         now = p->se.exec_start;
1828         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1829
1830         if (p->last_task_numa_placement) {
1831                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1832                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1833         } else {
1834                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1835                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1836         }
1837
1838         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1839         p->last_task_numa_placement = now;
1840
1841         return delta;
1842 }
1843
1844 /*
1845  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1846  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1847  * otherwise workloads might not converge.
1848  */
1849 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1850 {
1851         nodemask_t nodes;
1852         int dist;
1853
1854         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1855         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1856                 return nid;
1857
1858         /*
1859          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1860          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1861          * both the node itself, and on nearby nodes.
1862          */
1863         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1864                 unsigned long score, max_score = 0;
1865                 int node, max_node = nid;
1866
1867                 dist = sched_max_numa_distance;
1868
1869                 for_each_online_node(node) {
1870                         score = group_weight(p, node, dist);
1871                         if (score > max_score) {
1872                                 max_score = score;
1873                                 max_node = node;
1874                         }
1875                 }
1876                 return max_node;
1877         }
1878
1879         /*
1880          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1881          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1882          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1883          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1884          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1885          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1886          * keep the complexity of the search down.
1887          */
1888         nodes = node_online_map;
1889         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1890                 unsigned long max_faults = 0;
1891                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1892                 int a, b;
1893
1894                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1895                 if (!find_numa_distance(dist))
1896                         continue;
1897
1898                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1899                         unsigned long faults = 0;
1900                         nodemask_t this_group;
1901                         nodes_clear(this_group);
1902
1903                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1904                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1905                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1906                                         faults += group_faults(p, b);
1907                                         node_set(b, this_group);
1908                                         node_clear(b, nodes);
1909                                 }
1910                         }
1911
1912                         /* Remember the top group. */
1913                         if (faults > max_faults) {
1914                                 max_faults = faults;
1915                                 max_group = this_group;
1916                                 /*
1917                                  * subtle: at the smallest distance there is
1918                                  * just one node left in each "group", the
1919                                  * winner is the preferred nid.
1920                                  */
1921                                 nid = a;
1922                         }
1923                 }
1924                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1925                 if (!max_faults)
1926                         break;
1927                 nodes = max_group;
1928         }
1929         return nid;
1930 }
1931
1932 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1933 {
1934         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1935         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1936         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1937         unsigned long total_faults;
1938         u64 runtime, period;
1939         spinlock_t *group_lock = NULL;
1940
1941         /*
1942          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1943          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1944          * that the field is read in a single access:
1945          */
1946         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1947         if (p->numa_scan_seq == seq)
1948                 return;
1949         p->numa_scan_seq = seq;
1950         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1951
1952         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1953                        p->numa_faults_locality[1];
1954         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1955
1956         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1957         if (p->numa_group) {
1958                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1959                 spin_lock_irq(group_lock);
1960         }
1961
1962         /* Find the node with the highest number of faults */
1963         for_each_online_node(nid) {
1964                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1965                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1966                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1967                 int priv;
1968
1969                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1970                         long diff, f_diff, f_weight;
1971
1972                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1973                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1974                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1975                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1976
1977                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1978                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1979                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1980                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1981
1982                         /*
1983                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1984                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1985                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1986                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1987                          * faults are less important.
1988                          */
1989                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1990                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1991                                    (total_faults + 1);
1992                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1993                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1994
1995                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1996                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1997                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1998                         p->total_numa_faults += diff;
1999                         if (p->numa_group) {
2000                                 /*
2001                                  * safe because we can only change our own group
2002                                  *
2003                                  * mem_idx represents the offset for a given
2004                                  * nid and priv in a specific region because it
2005                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2006                                  */
2007                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2008                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2009                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2010                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2011                         }
2012                 }
2013
2014                 if (faults > max_faults) {
2015                         max_faults = faults;
2016                         max_nid = nid;
2017                 }
2018
2019                 if (group_faults > max_group_faults) {
2020                         max_group_faults = group_faults;
2021                         max_group_nid = nid;
2022                 }
2023         }
2024
2025         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2026
2027         if (p->numa_group) {
2028                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2029                 spin_unlock_irq(group_lock);
2030                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2031         }
2032
2033         if (max_faults) {
2034                 /* Set the new preferred node */
2035                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2036                         sched_setnuma(p, max_nid);
2037
2038                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2039                         numa_migrate_preferred(p);
2040         }
2041 }
2042
2043 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2044 {
2045         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2046 }
2047
2048 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2049 {
2050         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2051                 kfree_rcu(grp, rcu);
2052 }
2053
2054 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2055                         int *priv)
2056 {
2057         struct numa_group *grp, *my_grp;
2058         struct task_struct *tsk;
2059         bool join = false;
2060         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2061         int i;
2062
2063         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2064                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2065                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2066
2067                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2068                 if (!grp)
2069                         return;
2070
2071                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2072                 grp->active_nodes = 1;
2073                 grp->max_faults_cpu = 0;
2074                 spin_lock_init(&grp->lock);
2075                 grp->gid = p->pid;
2076                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2077                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2078                                                 nr_node_ids;
2079
2080                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2081                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2082
2083                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2084
2085                 grp->nr_tasks++;
2086                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2087         }
2088
2089         rcu_read_lock();
2090         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2091
2092         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2093                 goto no_join;
2094
2095         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2096         if (!grp)
2097                 goto no_join;
2098
2099         my_grp = p->numa_group;
2100         if (grp == my_grp)
2101                 goto no_join;
2102
2103         /*
2104          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2105          * the other task will join us.
2106          */
2107         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2108                 goto no_join;
2109
2110         /*
2111          * Tie-break on the grp address.
2112          */
2113         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2114                 goto no_join;
2115
2116         /* Always join threads in the same process. */
2117         if (tsk->mm == current->mm)
2118                 join = true;
2119
2120         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2121         if (flags & TNF_SHARED)
2122                 join = true;
2123
2124         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2125         *priv = !join;
2126
2127         if (join && !get_numa_group(grp))
2128                 goto no_join;
2129
2130         rcu_read_unlock();
2131
2132         if (!join)
2133                 return;
2134
2135         BUG_ON(irqs_disabled());
2136         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2137
2138         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2139                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2140                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2141         }
2142         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2143         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2144
2145         my_grp->nr_tasks--;
2146         grp->nr_tasks++;
2147
2148         spin_unlock(&my_grp->lock);
2149         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2150
2151         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2152
2153         put_numa_group(my_grp);
2154         return;
2155
2156 no_join:
2157         rcu_read_unlock();
2158         return;
2159 }
2160
2161 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2162 {
2163         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2164         void *numa_faults = p->numa_faults;
2165         unsigned long flags;
2166         int i;
2167
2168         if (grp) {
2169                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2170                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2171                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2172                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2173
2174                 grp->nr_tasks--;
2175                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2176                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2177                 put_numa_group(grp);
2178         }
2179
2180         p->numa_faults = NULL;
2181         kfree(numa_faults);
2182 }
2183
2184 /*
2185  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2186  */
2187 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2188 {
2189         struct task_struct *p = current;
2190         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2191         int cpu_node = task_node(current);
2192         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2193         struct numa_group *ng;
2194         int priv;
2195
2196         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2197                 return;
2198
2199         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2200         if (!p->mm)
2201                 return;
2202
2203         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2204         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2205                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2206                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2207
2208                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2209                 if (!p->numa_faults)
2210                         return;
2211
2212                 p->total_numa_faults = 0;
2213                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2214         }
2215
2216         /*
2217          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2218          * to be private if the accessing pid has not changed
2219          */
2220         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2221                 priv = 1;
2222         } else {
2223                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2224                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2225                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2226         }
2227
2228         /*
2229          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2230          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2231          * actively using should be counted as local. This allows the
2232          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2233          */
2234         ng = p->numa_group;
2235         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2236                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2237                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2238                 local = 1;
2239
2240         task_numa_placement(p);
2241
2242         /*
2243          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2244          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2245          */
2246         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2247                 numa_migrate_preferred(p);
2248
2249         if (migrated)
2250                 p->numa_pages_migrated += pages;
2251         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2252                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2253
2254         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2255         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2256         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2257 }
2258
2259 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2260 {
2261         /*
2262          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2263          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2264          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2265          * much of an issue though, since this is just used for
2266          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2267          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2268          */
2269         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2270         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2271 }
2272
2273 /*
2274  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2275  * Triggered from task_tick_numa().
2276  */
2277 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2278 {
2279         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2280         struct task_struct *p = current;
2281         struct mm_struct *mm = p->mm;
2282         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2283         struct vm_area_struct *vma;
2284         unsigned long start, end;
2285         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2286         long pages, virtpages;
2287
2288         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2289
2290         work->next = work; /* protect against double add */
2291         /*
2292          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2293          *
2294          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2295          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2296          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2297          * work.
2298          */
2299         if (p->flags & PF_EXITING)
2300                 return;
2301
2302         if (!mm->numa_next_scan) {
2303                 mm->numa_next_scan = now +
2304                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2305         }
2306
2307         /*
2308          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2309          */
2310         migrate = mm->numa_next_scan;
2311         if (time_before(now, migrate))
2312                 return;
2313
2314         if (p->numa_scan_period == 0) {
2315                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2316                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2317         }
2318
2319         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2320         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2321                 return;
2322
2323         /*
2324          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2325          * the next time around.
2326          */
2327         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2328
2329         start = mm->numa_scan_offset;
2330         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2331         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2332         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2333         if (!pages)
2334                 return;
2335
2336
2337         down_read(&mm->mmap_sem);
2338         vma = find_vma(mm, start);
2339         if (!vma) {
2340                 reset_ptenuma_scan(p);
2341                 start = 0;
2342                 vma = mm->mmap;
2343         }
2344         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2345                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2346                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2347                         continue;
2348                 }
2349
2350                 /*
2351                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2352                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2353                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2354                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2355                  */
2356                 if (!vma->vm_mm ||
2357                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2358                         continue;
2359
2360                 /*
2361                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2362                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2363                  */
2364                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2365                         continue;
2366
2367                 do {
2368                         start = max(start, vma->vm_start);
2369                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2370                         end = min(end, vma->vm_end);
2371                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2372
2373                         /*
2374                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2375                          * hpages that have at least one present PTE that
2376                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2377                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2378                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2379                          * areas faster.
2380                          */
2381                         if (nr_pte_updates)
2382                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2383                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2384
2385                         start = end;
2386                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2387                                 goto out;
2388
2389                         cond_resched();
2390                 } while (end != vma->vm_end);
2391         }
2392
2393 out:
2394         /*
2395          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2396          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2397          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2398          * scanner to the start so check it now.
2399          */
2400         if (vma)
2401                 mm->numa_scan_offset = start;
2402         else
2403                 reset_ptenuma_scan(p);
2404         up_read(&mm->mmap_sem);
2405
2406         /*
2407          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2408          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2409          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2410          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2411          */
2412         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2413                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2414                 p->node_stamp += 32 * diff;
2415         }
2416 }
2417
2418 /*
2419  * Drive the periodic memory faults..
2420  */
2421 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2422 {
2423         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2424         u64 period, now;
2425
2426         /*
2427          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2428          */
2429         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2430                 return;
2431
2432         /*
2433          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2434          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2435          * task needs to have done some actual work before we bother with
2436          * NUMA placement.
2437          */
2438         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2439         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2440
2441         if (now > curr->node_stamp + period) {
2442                 if (!curr->node_stamp)
2443                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2444                 curr->node_stamp += period;
2445
2446                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2447                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2448                         task_work_add(curr, work, true);
2449                 }
2450         }
2451 }
2452 #else
2453 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2454 {
2455 }
2456
2457 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2458 {
2459 }
2460
2461 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2462 {
2463 }
2464 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2465
2466 static void
2467 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2468 {
2469         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2470         if (!parent_entity(se))
2471                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2472 #ifdef CONFIG_SMP
2473         if (entity_is_task(se)) {
2474                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2475
2476                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2477                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2478         }
2479 #endif
2480         cfs_rq->nr_running++;
2481 }
2482
2483 static void
2484 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2485 {
2486         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2487         if (!parent_entity(se))
2488                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2489 #ifdef CONFIG_SMP
2490         if (entity_is_task(se)) {
2491                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2492                 list_del_init(&se->group_node);
2493         }
2494 #endif
2495         cfs_rq->nr_running--;
2496 }
2497
2498 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2499 # ifdef CONFIG_SMP
2500 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2501 {
2502         long tg_weight, load, shares;
2503
2504         /*
2505          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2506          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2507          * the shares for small weight interactive tasks.
2508          */
2509         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2510
2511         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2512
2513         /* Ensure tg_weight >= load */
2514         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2515         tg_weight += load;
2516
2517         shares = (tg->shares * load);
2518         if (tg_weight)
2519                 shares /= tg_weight;
2520
2521         if (shares < MIN_SHARES)
2522                 shares = MIN_SHARES;
2523         if (shares > tg->shares)
2524                 shares = tg->shares;
2525
2526         return shares;
2527 }
2528 # else /* CONFIG_SMP */
2529 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2530 {
2531         return tg->shares;
2532 }
2533 # endif /* CONFIG_SMP */
2534
2535 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2536                             unsigned long weight)
2537 {
2538         if (se->on_rq) {
2539                 /* commit outstanding execution time */
2540                 if (cfs_rq->curr == se)
2541                         update_curr(cfs_rq);
2542                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2543         }
2544
2545         update_load_set(&se->load, weight);
2546
2547         if (se->on_rq)
2548                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2549 }
2550
2551 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2552
2553 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2554 {
2555         struct task_group *tg;
2556         struct sched_entity *se;
2557         long shares;
2558
2559         tg = cfs_rq->tg;
2560         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2561         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2562                 return;
2563 #ifndef CONFIG_SMP
2564         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2565                 return;
2566 #endif
2567         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2568
2569         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2570 }
2571 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2572 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2573 {
2574 }
2575 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2576
2577 #ifdef CONFIG_SMP
2578 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2579 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2580         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2581         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2582         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2583         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2584         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2585         0x85aac367, 0x82cd8698,
2586 };
2587
2588 /*
2589  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2590  * over-estimates when re-combining.
2591  */
2592 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2593             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2594          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2595         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2596 };
2597
2598 /*
2599  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2600  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2601  * were generated:
2602  */
2603 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2604             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2605         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2606 };
2607
2608 /*
2609  * Approximate:
2610  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2611  */
2612 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2613 {
2614         unsigned int local_n;
2615
2616         if (!n)
2617                 return val;
2618         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2619                 return 0;
2620
2621         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2622         local_n = n;
2623
2624         /*
2625          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2626          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2627          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2628          *
2629          * To achieve constant time decay_load.
2630          */
2631         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2632                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2633                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2634         }
2635
2636         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2637         return val;
2638 }
2639
2640 /*
2641  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2642  * average will be: \Sum 1024*y^n
2643  *
2644  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2645  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2646  */
2647 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2648 {
2649         u32 contrib = 0;
2650
2651         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2652                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2653         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2654                 return LOAD_AVG_MAX;
2655
2656         /* Since n < LOAD_AVG_MAX_N, n/LOAD_AVG_PERIOD < 11 */
2657         contrib = __accumulated_sum_N32[n/LOAD_AVG_PERIOD];
2658         n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2659         contrib = decay_load(contrib, n);
2660         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2661 }
2662
2663 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2664
2665 /*
2666  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2667  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2668  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2669  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2670  *
2671  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2672  *      p0            p1           p2
2673  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2674  *
2675  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2676  *
2677  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2678  * following representation of historical load:
2679  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2680  *
2681  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2682  *   y^32 = 0.5
2683  *
2684  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2685  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2686  * (u_0).
2687  *
2688  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2689  * sum again by y is sufficient to update:
2690  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2691  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2692  */
2693 static __always_inline int
2694 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2695                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2696 {
2697         u64 delta, scaled_delta, periods;
2698         u32 contrib;
2699         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2700         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2701
2702         delta = now - sa->last_update_time;
2703         /*
2704          * This should only happen when time goes backwards, which it
2705          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2706          */
2707         if ((s64)delta < 0) {
2708                 sa->last_update_time = now;
2709                 return 0;
2710         }
2711
2712         /*
2713          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2714          * approximation of 1us and fast to compute.
2715          */
2716         delta >>= 10;
2717         if (!delta)
2718                 return 0;
2719         sa->last_update_time = now;
2720
2721         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2722         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2723
2724         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2725         delta_w = sa->period_contrib;
2726         if (delta + delta_w >= 1024) {
2727                 decayed = 1;
2728
2729                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2730                 sa->period_contrib = 0;
2731
2732                 /*
2733                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2734                  * out how much from delta we need to complete the current
2735                  * period and accrue it.
2736                  */
2737                 delta_w = 1024 - delta_w;
2738                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2739                 if (weight) {
2740                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2741                         if (cfs_rq) {
2742                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2743                                                 weight * scaled_delta_w;
2744                         }
2745                 }
2746                 if (running)
2747                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2748
2749                 delta -= delta_w;
2750
2751                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2752                 periods = delta / 1024;
2753                 delta %= 1024;
2754
2755                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2756                 if (cfs_rq) {
2757                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2758                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2759                 }
2760                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2761
2762                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2763                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2764                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2765                 if (weight) {
2766                         sa->load_sum += weight * contrib;
2767                         if (cfs_rq)
2768                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2769                 }
2770                 if (running)
2771                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2772         }
2773
2774         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2775         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2776         if (weight) {
2777                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2778                 if (cfs_rq)
2779                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2780         }
2781         if (running)
2782                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2783
2784         sa->period_contrib += delta;
2785
2786         if (decayed) {
2787                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2788                 if (cfs_rq) {
2789                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2790                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2791                 }
2792                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2793         }
2794
2795         return decayed;
2796 }
2797
2798 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2799 /*
2800  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2801  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2802  */
2803 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2804 {
2805         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2806
2807         /*
2808          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2809          */
2810         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2811                 return;
2812
2813         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2814                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2815                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2816         }
2817 }
2818
2819 /*
2820  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2821  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2822  * including the state of rq->lock, should be made.
2823  */
2824 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2825                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2826 {
2827         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2828                 return;
2829
2830         /*
2831          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2832          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2833          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2834          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2835          * the wakee more load sounds not bad.
2836          */
2837         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2838                 u64 p_last_update_time;
2839                 u64 n_last_update_time;
2840
2841 #ifndef CONFIG_64BIT
2842                 u64 p_last_update_time_copy;
2843                 u64 n_last_update_time_copy;
2844
2845                 do {
2846                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2847                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2848
2849                         smp_rmb();
2850
2851                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2852                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2853
2854                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2855                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2856 #else
2857                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2858                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2859 #endif
2860                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2861                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2862                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2863         }
2864 }
2865 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2866 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2867 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2868
2869 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2870 {
2871         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2872         int cpu = cpu_of(rq);
2873
2874         if (cpu == smp_processor_id() && &rq->cfs == cfs_rq) {
2875                 unsigned long max = rq->cpu_capacity_orig;
2876
2877                 /*
2878                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2879                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2880                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2881                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2882                  * the next tick/schedule should update.
2883                  *
2884                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2885                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2886                  * number include things like RT tasks.
2887                  *
2888                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2889                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2890                  *
2891                  * See cpu_util().
2892                  */
2893                 cpufreq_update_util(rq_clock(rq),
2894                                     min(cfs_rq->avg.util_avg, max), max);
2895         }
2896 }
2897
2898 /*
2899  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2900  *
2901  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2902  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2903  * values.
2904  */
2905 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2906         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2907         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2908         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2909         res = var - val;                                        \
2910         if (res > var)                                          \
2911                 res = 0;                                        \
2912         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2913 } while (0)
2914
2915 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2916 static inline int
2917 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
2918 {
2919         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2920         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
2921
2922         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2923                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2924                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2925                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2926                 removed_load = 1;
2927         }
2928
2929         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2930                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2931                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2932                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2933                 removed_util = 1;
2934         }
2935
2936         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2937                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2938
2939 #ifndef CONFIG_64BIT
2940         smp_wmb();
2941         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2942 #endif
2943
2944         if (update_freq && (decayed || removed_util))
2945                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2946
2947         return decayed || removed_load;
2948 }
2949
2950 /* Update task and its cfs_rq load average */
2951 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2952 {
2953         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2954         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2955         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2956         int cpu = cpu_of(rq);
2957
2958         /*
2959          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2960          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2961          */
2962         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2963                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2964                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2965
2966         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
2967                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2968 }
2969
2970 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2971 {
2972         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2973                 goto skip_aging;
2974
2975         /*
2976          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2977          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2978          *
2979          * Or we're fresh through post_init_entity_util_avg().
2980          */
2981         if (se->avg.last_update_time) {
2982                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2983                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2984
2985                 /*
2986                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2987                  * absent from the fair class for too long.
2988                  */
2989         }
2990
2991 skip_aging:
2992         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2993         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2994         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2995         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2996         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2997
2998         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2999 }
3000
3001 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3002 {
3003         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3004                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3005                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3006
3007         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3008         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3009         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3010         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3011
3012         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3013 }
3014
3015 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3016 static inline void
3017 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3018 {
3019         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3020         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3021         int migrated, decayed;
3022
3023         migrated = !sa->last_update_time;
3024         if (!migrated) {
3025                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3026                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3027                         cfs_rq->curr == se, NULL);
3028         }
3029
3030         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
3031
3032         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3033         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3034
3035         if (migrated)
3036                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3037
3038         if (decayed || migrated)
3039                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3040 }
3041
3042 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3043 static inline void
3044 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3045 {
3046         update_load_avg(se, 1);
3047
3048         cfs_rq->runnable_load_avg =
3049                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3050         cfs_rq->runnable_load_sum =
3051                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3052 }
3053
3054 #ifndef CONFIG_64BIT
3055 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3056 {
3057         u64 last_update_time_copy;
3058         u64 last_update_time;
3059
3060         do {
3061                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3062                 smp_rmb();
3063                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3064         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3065
3066         return last_update_time;
3067 }
3068 #else
3069 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3070 {
3071         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3072 }
3073 #endif
3074
3075 /*
3076  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3077  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3078  */
3079 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3080 {
3081         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3082         u64 last_update_time;
3083
3084         /*
3085          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3086          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3087          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3088          *
3089          * Similarly for groups, they will have passed through
3090          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3091          * calls this.
3092          */
3093
3094         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3095
3096         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3097         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3098         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3099 }
3100
3101 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3102 {
3103         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3104 }
3105
3106 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3107 {
3108         return cfs_rq->avg.load_avg;
3109 }
3110
3111 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3112
3113 #else /* CONFIG_SMP */
3114
3115 static inline int
3116 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3117 {
3118         return 0;
3119 }
3120
3121 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used)
3122 {
3123         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3124         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3125
3126         cpufreq_trigger_update(rq_clock(rq));
3127 }
3128
3129 static inline void
3130 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3131 static inline void
3132 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3133 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3134
3135 static inline void
3136 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3137 static inline void
3138 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3139
3140 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3141 {
3142         return 0;
3143 }
3144
3145 #endif /* CONFIG_SMP */
3146
3147 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3148 {
3149 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3150         struct task_struct *tsk = NULL;
3151
3152         if (entity_is_task(se))
3153                 tsk = task_of(se);
3154
3155         if (se->statistics.sleep_start) {
3156                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3157
3158                 if ((s64)delta < 0)
3159                         delta = 0;
3160
3161                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3162                         se->statistics.sleep_max = delta;
3163
3164                 se->statistics.sleep_start = 0;
3165                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3166
3167                 if (tsk) {
3168                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3169                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3170                 }
3171         }
3172         if (se->statistics.block_start) {
3173                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3174
3175                 if ((s64)delta < 0)
3176                         delta = 0;
3177
3178                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3179                         se->statistics.block_max = delta;
3180
3181                 se->statistics.block_start = 0;
3182                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3183
3184                 if (tsk) {
3185                         if (tsk->in_iowait) {
3186                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3187                                 se->statistics.iowait_count++;
3188                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3189                         }
3190
3191                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3192
3193                         /*
3194                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3195                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3196                          * amount of time that the task spent sleeping:
3197                          */
3198                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3199                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3200                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3201                                                 delta >> 20);
3202                         }
3203                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3204                 }
3205         }
3206 #endif
3207 }
3208
3209 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3210 {
3211 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3212         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3213
3214         if (d < 0)
3215                 d = -d;
3216
3217         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3218                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3219 #endif
3220 }
3221
3222 static void
3223 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3224 {
3225         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3226
3227         /*
3228          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3229          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3230          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3231          * stays open at the end.
3232          */
3233         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3234                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3235
3236         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3237         if (!initial) {
3238                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3239
3240                 /*
3241                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3242                  * for a gentler effect of sleepers:
3243                  */
3244                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3245                         thresh >>= 1;
3246
3247                 vruntime -= thresh;
3248         }
3249
3250         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3251         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3252 }
3253
3254 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3255
3256 static inline void check_schedstat_required(void)
3257 {
3258 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3259         if (schedstat_enabled())
3260                 return;
3261
3262         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3263         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3264                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3265                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3266                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3267                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3268                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3269                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3270                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3271                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3272         }
3273 #endif
3274 }
3275
3276
3277 /*
3278  * MIGRATION
3279  *
3280  *      dequeue
3281  *        update_curr()
3282  *          update_min_vruntime()
3283  *        vruntime -= min_vruntime
3284  *
3285  *      enqueue
3286  *        update_curr()
3287  *          update_min_vruntime()
3288  *        vruntime += min_vruntime
3289  *
3290  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3291  * min_vruntime are up-to-date.
3292  *
3293  * WAKEUP (remote)
3294  *
3295  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3296  *        vruntime -= min_vruntime
3297  *
3298  *      enqueue
3299  *        update_curr()
3300  *          update_min_vruntime()
3301  *        vruntime += min_vruntime
3302  *
3303  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3304  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3305  */
3306
3307 static void
3308 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3309 {
3310         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3311         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3312
3313         /*
3314          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3315          * update_curr().
3316          */
3317         if (renorm && curr)
3318                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3319
3320         update_curr(cfs_rq);
3321
3322         /*
3323          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3324          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3325          * placed in the past could significantly boost this task to the
3326          * fairness detriment of existing tasks.
3327          */
3328         if (renorm && !curr)
3329                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3330
3331         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3332         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3333         update_cfs_shares(cfs_rq);
3334
3335         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3336                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3337                 if (schedstat_enabled())
3338                         enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3339         }
3340
3341         check_schedstat_required();
3342         if (schedstat_enabled()) {
3343                 update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3344                 check_spread(cfs_rq, se);
3345         }
3346         if (!curr)
3347                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3348         se->on_rq = 1;
3349
3350         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3351                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3352                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3353         }
3354 }
3355
3356 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3357 {
3358         for_each_sched_entity(se) {
3359                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3360                 if (cfs_rq->last != se)
3361                         break;
3362
3363                 cfs_rq->last = NULL;
3364         }
3365 }
3366
3367 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3368 {
3369         for_each_sched_entity(se) {
3370                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3371                 if (cfs_rq->next != se)
3372                         break;
3373
3374                 cfs_rq->next = NULL;
3375         }
3376 }
3377
3378 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3379 {
3380         for_each_sched_entity(se) {
3381                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3382                 if (cfs_rq->skip != se)
3383                         break;
3384
3385                 cfs_rq->skip = NULL;
3386         }
3387 }
3388
3389 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3390 {
3391         if (cfs_rq->last == se)
3392                 __clear_buddies_last(se);
3393
3394         if (cfs_rq->next == se)
3395                 __clear_buddies_next(se);
3396
3397         if (cfs_rq->skip == se)
3398                 __clear_buddies_skip(se);
3399 }
3400
3401 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3402
3403 static void
3404 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3405 {
3406         /*
3407          * Update run-time statistics of the 'current'.
3408          */
3409         update_curr(cfs_rq);
3410         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3411
3412         if (schedstat_enabled())
3413                 update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3414
3415         clear_buddies(cfs_rq, se);
3416
3417         if (se != cfs_rq->curr)
3418                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3419         se->on_rq = 0;
3420         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3421
3422         /*
3423          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3424          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3425          * movement in our normalized position.
3426          */
3427         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3428                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3429
3430         /* return excess runtime on last dequeue */
3431         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3432
3433         update_min_vruntime(cfs_rq);
3434         update_cfs_shares(cfs_rq);
3435 }
3436
3437 /*
3438  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3439  */
3440 static void
3441 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3442 {
3443         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3444         struct sched_entity *se;
3445         s64 delta;
3446
3447         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3448         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3449         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3450                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3451                 /*
3452                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3453                  * re-elected due to buddy favours.
3454                  */
3455                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3456                 return;
3457         }
3458
3459         /*
3460          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3461          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3462          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3463          */
3464         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3465                 return;
3466
3467         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3468         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3469
3470         if (delta < 0)
3471                 return;
3472
3473         if (delta > ideal_runtime)
3474                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3475 }
3476
3477 static void
3478 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3479 {
3480         /* 'current' is not kept within the tree. */
3481         if (se->on_rq) {
3482                 /*
3483                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3484                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3485                  * runqueue.
3486                  */
3487                 if (schedstat_enabled())
3488                         update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3489                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3490                 update_load_avg(se, 1);
3491         }
3492
3493         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3494         cfs_rq->curr = se;
3495 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3496         /*
3497          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3498          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3499          * when there are only lesser-weight tasks around):
3500          */
3501         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3502                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3503                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3504         }
3505 #endif
3506         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3507 }
3508
3509 static int
3510 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3511
3512 /*
3513  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3514  * 1) keep things fair between processes/task groups
3515  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3516  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3517  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3518  */
3519 static struct sched_entity *
3520 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3521 {
3522         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3523         struct sched_entity *se;
3524
3525         /*
3526          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3527          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3528          */
3529         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3530                 left = curr;
3531
3532         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3533
3534         /*
3535          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3536          * be done without getting too unfair.
3537          */
3538         if (cfs_rq->skip == se) {
3539                 struct sched_entity *second;
3540
3541                 if (se == curr) {
3542                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3543                 } else {
3544                         second = __pick_next_entity(se);
3545                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3546                                 second = curr;
3547                 }
3548
3549                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3550                         se = second;
3551         }
3552
3553         /*
3554          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3555          */
3556         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3557                 se = cfs_rq->last;
3558
3559         /*
3560          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3561          */
3562         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3563                 se = cfs_rq->next;
3564
3565         clear_buddies(cfs_rq, se);
3566
3567         return se;
3568 }
3569
3570 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3571
3572 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3573 {
3574         /*
3575          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3576          * was not called and update_curr() has to be done:
3577          */
3578         if (prev->on_rq)
3579                 update_curr(cfs_rq);
3580
3581         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3582         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3583
3584         if (schedstat_enabled()) {
3585                 check_spread(cfs_rq, prev);
3586                 if (prev->on_rq)
3587                         update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3588         }
3589
3590         if (prev->on_rq) {
3591                 /* Put 'current' back into the tree. */
3592                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3593                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3594                 update_load_avg(prev, 0);
3595         }
3596         cfs_rq->curr = NULL;
3597 }
3598
3599 static void
3600 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3601 {
3602         /*
3603          * Update run-time statistics of the 'current'.
3604          */
3605         update_curr(cfs_rq);
3606
3607         /*
3608          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3609          */
3610         update_load_avg(curr, 1);
3611         update_cfs_shares(cfs_rq);
3612
3613 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3614         /*
3615          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3616          * validating it and just reschedule.
3617          */
3618         if (queued) {
3619                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3620                 return;
3621         }
3622         /*
3623          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3624          */
3625         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3626                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3627                 return;
3628 #endif
3629
3630         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3631                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3632 }
3633
3634
3635 /**************************************************
3636  * CFS bandwidth control machinery
3637  */
3638
3639 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3640
3641 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3642 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3643
3644 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3645 {
3646         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3647 }
3648
3649 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3650 {
3651         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3652 }
3653
3654 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3655 {
3656         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3657 }
3658 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3659 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3660 {
3661         return true;
3662 }
3663
3664 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3665 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3666 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3667
3668 /*
3669  * default period for cfs group bandwidth.
3670  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3671  */
3672 static inline u64 default_cfs_period(void)
3673 {
3674         return 100000000ULL;
3675 }
3676
3677 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3678 {
3679         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3680 }
3681
3682 /*
3683  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3684  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3685  * additional synchronization around rq->lock.
3686  *
3687  * requires cfs_b->lock
3688  */
3689 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3690 {
3691         u64 now;
3692
3693         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3694                 return;
3695
3696         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3697         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3698         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3699 }
3700
3701 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3702 {
3703         return &tg->cfs_bandwidth;
3704 }
3705
3706 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3707 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3708 {
3709         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3710                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3711
3712         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3713 }
3714
3715 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3716 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3717 {
3718         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3719         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3720         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3721
3722         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3723         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3724
3725         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3726         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3727                 amount = min_amount;
3728         else {
3729                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3730
3731                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3732                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3733                         cfs_b->runtime -= amount;
3734                         cfs_b->idle = 0;
3735                 }
3736         }
3737         expires = cfs_b->runtime_expires;
3738         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3739
3740         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3741         /*
3742          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3743          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3744          * issued.
3745          */
3746         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3747                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3748
3749         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3750 }
3751
3752 /*
3753  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3754  * fact that rq->clock snapshots this value.
3755  */
3756 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3757 {
3758         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3759
3760         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3761         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3762                 return;
3763
3764         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3765                 return;
3766
3767         /*
3768          * If the local deadline has passed we have to consider the
3769          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3770          * has not truly expired.
3771          *
3772          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3773          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3774          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3775          * exact equality, so a partial write will still work.
3776          */
3777
3778         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3779                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3780                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3781         } else {
3782                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3783                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3784         }
3785 }
3786
3787 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3788 {
3789         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3790         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3791         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3792
3793         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3794                 return;
3795
3796         /*
3797          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3798          * hierarchy can be throttled
3799          */
3800         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3801                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3802 }
3803
3804 static __always_inline
3805 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3806 {
3807         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3808                 return;
3809
3810         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3811 }
3812
3813 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3814 {
3815         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3816 }
3817
3818 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3819 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3820 {
3821         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3822 }
3823
3824 /*
3825  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3826  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3827  * load-balance operations.
3828  */
3829 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3830                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3831 {
3832         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3833
3834         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3835         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3836
3837         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3838                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3839 }
3840
3841 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3842 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3843 {
3844         struct rq *rq = data;
3845         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3846
3847         cfs_rq->throttle_count--;
3848         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3849                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3850                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3851                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3852         }
3853
3854         return 0;
3855 }
3856
3857 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3858 {
3859         struct rq *rq = data;
3860         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3861
3862         /* group is entering throttled state, stop time */
3863         if (!cfs_rq->throttle_count)
3864                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3865         cfs_rq->throttle_count++;
3866
3867         return 0;
3868 }
3869
3870 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3871 {
3872         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3873         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3874         struct sched_entity *se;
3875         long task_delta, dequeue = 1;
3876         bool empty;
3877
3878         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3879
3880         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3881         rcu_read_lock();
3882         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3883         rcu_read_unlock();
3884
3885         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3886         for_each_sched_entity(se) {
3887                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3888                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3889                 if (!se->on_rq)
3890                         break;
3891
3892                 if (dequeue)
3893                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3894                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3895
3896                 if (qcfs_rq->load.weight)
3897                         dequeue = 0;
3898         }
3899
3900         if (!se)
3901                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3902
3903         cfs_rq->throttled = 1;
3904         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3905         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3906         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3907
3908         /*
3909          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3910          * distribute_cfs_runtime will not see us
3911          */
3912         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3913
3914         /*
3915          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3916          * timer is running.
3917          */
3918         if (empty)
3919                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3920
3921         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3922 }
3923
3924 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3925 {
3926         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3927         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3928         struct sched_entity *se;
3929         int enqueue = 1;
3930         long task_delta;
3931
3932         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3933
3934         cfs_rq->throttled = 0;
3935
3936         update_rq_clock(rq);
3937
3938         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3939         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3940         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3941         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3942
3943         /* update hierarchical throttle state */
3944         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3945
3946         if (!cfs_rq->load.weight)
3947                 return;
3948
3949         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3950         for_each_sched_entity(se) {
3951                 if (se->on_rq)
3952                         enqueue = 0;
3953
3954                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3955                 if (enqueue)
3956                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3957                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3958
3959                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3960                         break;
3961         }
3962
3963         if (!se)
3964                 add_nr_running(rq, task_delta);
3965
3966         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3967         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3968                 resched_curr(rq);
3969 }
3970
3971 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3972                 u64 remaining, u64 expires)
3973 {
3974         struct cfs_rq *cfs_rq;
3975         u64 runtime;
3976         u64 starting_runtime = remaining;
3977
3978         rcu_read_lock();
3979         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3980                                 throttled_list) {
3981                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3982
3983                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3984                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3985                         goto next;
3986
3987                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3988                 if (runtime > remaining)
3989                         runtime = remaining;
3990                 remaining -= runtime;
3991
3992                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3993                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3994
3995                 /* we check whether we're throttled above */
3996                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3997                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3998
3999 next:
4000                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
4001
4002                 if (!remaining)
4003                         break;
4004         }
4005         rcu_read_unlock();
4006
4007         return starting_runtime - remaining;
4008 }
4009
4010 /*
4011  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4012  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4013  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4014  * used to track this state.
4015  */
4016 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4017 {
4018         u64 runtime, runtime_expires;
4019         int throttled;
4020
4021         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4022         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4023                 goto out_deactivate;
4024
4025         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4026         cfs_b->nr_periods += overrun;
4027
4028         /*
4029          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4030          * we're going inactive then everything else can be deferred
4031          */
4032         if (cfs_b->idle && !throttled)
4033                 goto out_deactivate;
4034
4035         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4036
4037         if (!throttled) {
4038                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4039                 cfs_b->idle = 1;
4040                 return 0;
4041         }
4042
4043         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4044         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4045
4046         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4047
4048         /*
4049          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4050          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4051          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4052          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4053          * only by limited amounts in that extreme case.
4054          */
4055         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4056                 runtime = cfs_b->runtime;
4057                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4058                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4059                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4060                                                  runtime_expires);
4061                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4062
4063                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4064
4065                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4066         }
4067
4068         /*
4069          * While we are ensured activity in the period following an
4070          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4071          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4072          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4073          */
4074         cfs_b->idle = 0;
4075
4076         return 0;
4077
4078 out_deactivate:
4079         return 1;
4080 }
4081
4082 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4083 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4084 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4085 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4086 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4087 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4088
4089 /*
4090  * Are we near the end of the current quota period?
4091  *
4092  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4093  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4094  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4095  */
4096 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4097 {
4098         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4099         u64 remaining;
4100
4101         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4102         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4103                 return 1;
4104
4105         /* is a quota refresh about to occur? */
4106         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4107         if (remaining < min_expire)
4108                 return 1;
4109
4110         return 0;
4111 }
4112
4113 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4114 {
4115         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4116
4117         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4118         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4119                 return;
4120
4121         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4122                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4123                         HRTIMER_MODE_REL);
4124 }
4125
4126 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4127 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4128 {
4129         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4130         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4131
4132         if (slack_runtime <= 0)
4133                 return;
4134
4135         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4136         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4137             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4138                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4139
4140                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4141                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4142                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4143                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4144         }
4145         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4146
4147         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4148         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4149 }
4150
4151 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4152 {
4153         if (!cfs_bandwidth_used())
4154                 return;
4155
4156         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4157                 return;
4158
4159         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4160 }
4161
4162 /*
4163  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4164  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4165  */
4166 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4167 {
4168         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4169         u64 expires;
4170
4171         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4172         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4173         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4174                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4175                 return;
4176         }
4177
4178         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4179                 runtime = cfs_b->runtime;
4180
4181         expires = cfs_b->runtime_expires;
4182         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4183
4184         if (!runtime)
4185                 return;
4186
4187         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4188
4189         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4190         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4191                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4192         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4193 }
4194
4195 /*
4196  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4197  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4198  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4199  */
4200 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4201 {
4202         if (!cfs_bandwidth_used())
4203                 return;
4204
4205         /* Synchronize hierarchical throttle counter: */
4206         if (unlikely(!cfs_rq->throttle_uptodate)) {
4207                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4208                 struct cfs_rq *pcfs_rq;
4209                 struct task_group *tg;
4210
4211                 cfs_rq->throttle_uptodate = 1;
4212
4213                 /* Get closest up-to-date node, because leaves go first: */
4214                 for (tg = cfs_rq->tg->parent; tg; tg = tg->parent) {
4215                         pcfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4216                         if (pcfs_rq->throttle_uptodate)
4217                                 break;
4218                 }
4219                 if (tg) {
4220                         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4221                         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4222                 }
4223         }
4224
4225         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4226         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4227                 return;
4228
4229         /* ensure the group is not already throttled */
4230         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4231                 return;
4232
4233         /* update runtime allocation */
4234         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4235         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4236                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4237 }
4238
4239 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4240 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4241 {
4242         if (!cfs_bandwidth_used())
4243                 return false;
4244
4245         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4246                 return false;
4247
4248         /*
4249          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4250          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4251          */
4252         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4253                 return true;
4254
4255         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4256         return true;
4257 }
4258
4259 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4260 {
4261         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4262                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4263
4264         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4265
4266         return HRTIMER_NORESTART;
4267 }
4268
4269 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4270 {
4271         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4272                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4273         int overrun;
4274         int idle = 0;
4275
4276         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4277         for (;;) {
4278                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4279                 if (!overrun)
4280                         break;
4281
4282                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4283         }
4284         if (idle)
4285                 cfs_b->period_active = 0;
4286         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4287
4288         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4289 }
4290
4291 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4292 {
4293         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4294         cfs_b->runtime = 0;
4295         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4296         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4297
4298         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4299         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4300         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4301         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4302         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4303 }
4304
4305 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4306 {
4307         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4308         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4309 }
4310
4311 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4312 {
4313         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4314
4315         if (!cfs_b->period_active) {
4316                 cfs_b->period_active = 1;
4317                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4318                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4319         }
4320 }
4321
4322 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4323 {
4324         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4325         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4326                 return;
4327
4328         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4329         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4330 }
4331
4332 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4333 {
4334         struct cfs_rq *cfs_rq;
4335
4336         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4337                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4338
4339                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4340                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4341                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4342         }
4343 }
4344
4345 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4346 {
4347         struct cfs_rq *cfs_rq;
4348
4349         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4350                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4351                         continue;
4352
4353                 /*
4354                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4355                  * there's some valid quota amount
4356                  */
4357                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4358                 /*
4359                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4360                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4361                  */
4362                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4363
4364                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4365                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4366         }
4367 }
4368
4369 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4370 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4371 {
4372         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4373 }
4374
4375 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4376 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4377 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4378 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4379
4380 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4381 {
4382         return 0;
4383 }
4384
4385 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4386 {
4387         return 0;
4388 }
4389
4390 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4391                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4392 {
4393         return 0;
4394 }
4395
4396 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4397
4398 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4399 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4400 #endif
4401
4402 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4403 {
4404         return NULL;
4405 }
4406 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4407 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4408 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4409
4410 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4411
4412 /**************************************************
4413  * CFS operations on tasks:
4414  */
4415
4416 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4417 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4418 {
4419         struct sched_entity *se = &p->se;
4420         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4421
4422         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4423
4424         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4425                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4426                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4427                 s64 delta = slice - ran;
4428
4429                 if (delta < 0) {
4430                         if (rq->curr == p)
4431                                 resched_curr(rq);
4432                         return;
4433                 }
4434                 hrtick_start(rq, delta);
4435         }
4436 }
4437
4438 /*
4439  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4440  * current task is from our class and nr_running is low enough
4441  * to matter.
4442  */
4443 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4444 {
4445         struct task_struct *curr = rq->curr;
4446
4447         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4448                 return;
4449
4450         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4451                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4452 }
4453 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4454 static inline void
4455 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4456 {
4457 }
4458
4459 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4460 {
4461 }
4462 #endif
4463
4464 /*
4465  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4466  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4467  * then put the task into the rbtree:
4468  */
4469 static void
4470 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4471 {
4472         struct cfs_rq *cfs_rq;
4473         struct sched_entity *se = &p->se;
4474
4475         for_each_sched_entity(se) {
4476                 if (se->on_rq)
4477                         break;
4478                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4479                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4480
4481                 /*
4482                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4483                  *
4484                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4485                  * post the final h_nr_running increment below.
4486                  */
4487                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4488                         break;
4489                 cfs_rq->h_nr_running++;
4490
4491                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4492         }
4493
4494         for_each_sched_entity(se) {
4495                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4496                 cfs_rq->h_nr_running++;
4497
4498                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4499                         break;
4500
4501                 update_load_avg(se, 1);
4502                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4503         }
4504
4505         if (!se)
4506                 add_nr_running(rq, 1);
4507
4508         hrtick_update(rq);
4509 }
4510
4511 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4512
4513 /*
4514  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4515  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4516  * update the fair scheduling stats:
4517  */
4518 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4519 {
4520         struct cfs_rq *cfs_rq;
4521         struct sched_entity *se = &p->se;
4522         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4523
4524         for_each_sched_entity(se) {
4525                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4526                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4527
4528                 /*
4529                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4530                  *
4531                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4532                  * post the final h_nr_running decrement below.
4533                 */
4534                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4535                         break;
4536                 cfs_rq->h_nr_running--;
4537
4538                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4539                 if (cfs_rq->load.weight) {
4540                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4541                         se = parent_entity(se);
4542                         /*
4543                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4544                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4545                          */
4546                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4547                                 set_next_buddy(se);
4548                         break;
4549                 }
4550                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4551         }
4552
4553         for_each_sched_entity(se) {
4554                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4555                 cfs_rq->h_nr_running--;
4556
4557                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4558                         break;
4559
4560                 update_load_avg(se, 1);
4561                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4562         }
4563
4564         if (!se)
4565                 sub_nr_running(rq, 1);
4566
4567         hrtick_update(rq);
4568 }
4569
4570 #ifdef CONFIG_SMP
4571 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4572 /*
4573  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4574  */
4575
4576 /*
4577  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4578  *
4579  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4580  *
4581  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4582  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4583  *
4584  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4585  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4586  *
4587  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4588  *
4589  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4590  *
4591  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4592  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4593  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4594  * fixed_power_int())
4595  *
4596  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4597  */
4598 #define DEGRADE_SHIFT           7
4599
4600 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4601 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4602         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4603         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4604         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4605         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4606         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4607 };
4608
4609 /*
4610  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4611  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4612  * adding any new load.
4613  */
4614 static unsigned long
4615 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4616 {
4617         int j = 0;
4618
4619         if (!missed_updates)
4620                 return load;
4621
4622         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4623                 return 0;
4624
4625         if (idx == 1)
4626                 return load >> missed_updates;
4627
4628         while (missed_updates) {
4629                 if (missed_updates % 2)
4630                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4631
4632                 missed_updates >>= 1;
4633                 j++;
4634         }
4635         return load;
4636 }
4637 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4638
4639 /**
4640  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4641  * @this_rq: The rq to update statistics for
4642  * @this_load: The current load
4643  * @pending_updates: The number of missed updates
4644  *
4645  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4646  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4647  *
4648  * This function computes a decaying average:
4649  *
4650  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4651  *
4652  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4653  * the @pending_updates argument.
4654  *
4655  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4656  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4657  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4658  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4659  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4660  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4661  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4662  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4663  *
4664  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4665  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4666  *
4667  * For regular NOHZ, this reduces to:
4668  *
4669  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4670  *
4671  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4672  * term.
4673  */
4674 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4675                             unsigned long pending_updates)
4676 {
4677         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
4678         int i, scale;
4679
4680         this_rq->nr_load_updates++;
4681
4682         /* Update our load: */
4683         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4684         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4685                 unsigned long old_load, new_load;
4686
4687                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4688
4689                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4690 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4691                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4692                 if (tickless_load) {
4693                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4694                         /*
4695                          * old_load can never be a negative value because a
4696                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4697                          * original tickless_load.
4698                          */
4699                         old_load += tickless_load;
4700                 }
4701 #endif
4702                 new_load = this_load;
4703                 /*
4704                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4705                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4706                  * example.
4707                  */
4708                 if (new_load > old_load)
4709                         new_load += scale - 1;
4710
4711                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4712         }
4713
4714         sched_avg_update(this_rq);
4715 }
4716
4717 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4718 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4719 {
4720         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4721 }
4722
4723 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4724 /*
4725  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4726  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4727  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4728  *
4729  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
4730  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
4731  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
4732  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
4733  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
4734  *
4735  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4736  */
4737
4738 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4739                                  unsigned long curr_jiffies,
4740                                  unsigned long load)
4741 {
4742         unsigned long pending_updates;
4743
4744         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4745         if (pending_updates) {
4746                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4747                 /*
4748                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4749                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4750                  * its weighted load.
4751                  */
4752                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
4753         }
4754 }
4755
4756 /*
4757  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4758  * idle balance.
4759  */
4760 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
4761 {
4762         /*
4763          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4764          */
4765         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4766                 return;
4767
4768         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
4769 }
4770
4771 /*
4772  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
4773  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
4774  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
4775  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
4776  */
4777 void cpu_load_update_nohz_start(void)
4778 {
4779         struct rq *this_rq = this_rq();
4780
4781         /*
4782          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
4783          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
4784          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
4785          */
4786         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4787 }
4788
4789 /*
4790  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
4791  */
4792 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
4793 {
4794         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4795         struct rq *this_rq = this_rq();
4796         unsigned long load;
4797
4798         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4799                 return;
4800
4801         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4802         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4803         update_rq_clock(this_rq);
4804         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
4805         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4806 }
4807 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4808 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4809                                         unsigned long curr_jiffies,
4810                                         unsigned long load) { }
4811 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4812
4813 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
4814 {
4815 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4816         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
4817         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
4818 #endif
4819         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
4820 }
4821
4822 /*
4823  * Called from scheduler_tick()
4824  */
4825 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
4826 {
4827         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4828
4829         if (tick_nohz_tick_stopped())
4830                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
4831         else
4832                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
4833 }
4834
4835 /*
4836  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4837  * according to the scheduling class and "nice" value.
4838  *
4839  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4840  * balance conservatively.
4841  */
4842 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4843 {
4844         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4845         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4846
4847         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4848                 return total;
4849
4850         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4851 }
4852
4853 /*
4854  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4855  * according to the scheduling class and "nice" value.
4856  */
4857 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4858 {
4859         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4860         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4861
4862         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4863                 return total;
4864
4865         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4866 }
4867
4868 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4869 {
4870         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4871 }
4872
4873 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4874 {
4875         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4876 }
4877
4878 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4879 {
4880         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4881         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4882         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4883
4884         if (nr_running)
4885                 return load_avg / nr_running;
4886
4887         return 0;
4888 }
4889
4890 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4891 /*
4892  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4893  *
4894  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4895  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4896  * can calculate the shift in shares.
4897  *
4898  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4899  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4900  * total group weight.
4901  *
4902  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4903  * distribution (s_i) using:
4904  *
4905  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4906  *
4907  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4908  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4909  * shares distribution (s_i):
4910  *
4911  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4912  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4913  *
4914  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4915  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4916  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4917  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4918  *
4919  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4920  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4921  *
4922  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4923  *
4924  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4925  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4926  * weight and shares distributions like:
4927  *
4928  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4929  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4930  *
4931  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4932  *
4933  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4934  *
4935  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4936  *
4937  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4938  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4939  * 4/7) times the weight of the group.
4940  */
4941 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4942 {
4943         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4944
4945         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4946                 return wl;
4947
4948         for_each_sched_entity(se) {
4949                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4950                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4951
4952                 tg = cfs_rq->tg;
4953
4954                 /*
4955                  * W = @wg + \Sum rw_j
4956                  */
4957                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4958
4959                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4960                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4961                 W += w;
4962
4963                 /*
4964                  * w = rw_i + @wl
4965                  */
4966                 w += wl;
4967
4968                 /*
4969                  * wl = S * s'_i; see (2)
4970                  */
4971                 if (W > 0 && w < W)
4972                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4973                 else
4974                         wl = tg->shares;
4975
4976                 /*
4977                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4978                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4979                  * calc_cfs_shares().
4980                  */
4981                 if (wl < MIN_SHARES)
4982                         wl = MIN_SHARES;
4983
4984                 /*
4985                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4986                  */
4987                 wl -= se->avg.load_avg;
4988
4989                 /*
4990                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4991                  * the final effective load change on the root group. Since
4992                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4993                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4994                  * resulting from this level per the above.
4995                  */
4996                 wg = 0;
4997         }
4998
4999         return wl;
5000 }
5001 #else
5002
5003 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5004 {
5005         return wl;
5006 }
5007
5008 #endif
5009
5010 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5011 {
5012         /*
5013          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5014          * jiffy will not have built up many flips.
5015          */
5016         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5017                 current->wakee_flips >>= 1;
5018                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5019         }
5020
5021         if (current->last_wakee != p) {
5022                 current->last_wakee = p;
5023                 current->wakee_flips++;
5024         }
5025 }
5026
5027 /*
5028  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5029  *
5030  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5031  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5032  *
5033  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5034  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5035  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5036  *
5037  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5038  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5039  *
5040  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5041  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5042  * socket size.
5043  */
5044 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5045 {
5046         unsigned int master = current->wakee_flips;
5047         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5048         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5049
5050         if (master < slave)
5051                 swap(master, slave);
5052         if (slave < factor || master < slave * factor)
5053                 return 0;
5054         return 1;
5055 }
5056
5057 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5058 {
5059         s64 this_load, load;
5060         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5061         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5062         struct task_group *tg;
5063         unsigned long weight;
5064         int balanced;
5065
5066         idx       = sd->wake_idx;
5067         this_cpu  = smp_processor_id();
5068         prev_cpu  = task_cpu(p);
5069         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5070         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5071
5072         /*
5073          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5074          * effect of the currently running task from the load
5075          * of the current CPU:
5076          */
5077         if (sync) {
5078                 tg = task_group(current);
5079                 weight = current->se.avg.load_avg;
5080
5081                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5082                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5083         }
5084
5085         tg = task_group(p);
5086         weight = p->se.avg.load_avg;
5087
5088         /*
5089          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5090          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5091          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5092          * about that, so that's good too.
5093          *
5094          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5095          * task to be woken on this_cpu.
5096          */
5097         this_eff_load = 100;
5098         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5099
5100         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5101         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5102
5103         if (this_load > 0) {
5104                 this_eff_load *= this_load +
5105                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5106
5107                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5108         }
5109
5110         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5111
5112         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5113
5114         if (!balanced)
5115                 return 0;
5116
5117         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5118         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5119
5120         return 1;
5121 }
5122
5123 /*
5124  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5125  * domain.
5126  */
5127 static struct sched_group *
5128 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5129                   int this_cpu, int sd_flag)
5130 {
5131         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5132         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5133         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5134         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5135
5136         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5137                 load_idx = sd->wake_idx;
5138
5139         do {
5140                 unsigned long load, avg_load;
5141                 int local_group;
5142                 int i;
5143
5144                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5145                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5146                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5147                         continue;
5148
5149                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5150                                                sched_group_cpus(group));
5151
5152                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5153                 avg_load = 0;
5154
5155                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5156                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5157                         if (local_group)
5158                                 load = source_load(i, load_idx);
5159                         else
5160                                 load = target_load(i, load_idx);
5161
5162                         avg_load += load;
5163                 }
5164
5165                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5166                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5167
5168                 if (local_group) {
5169                         this_load = avg_load;
5170                 } else if (avg_load < min_load) {
5171                         min_load = avg_load;
5172                         idlest = group;
5173                 }
5174         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5175
5176         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5177                 return NULL;
5178         return idlest;
5179 }
5180
5181 /*
5182  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5183  */
5184 static int
5185 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5186 {
5187         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5188         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5189         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5190         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5191         int shallowest_idle_cpu = -1;
5192         int i;
5193
5194         /* Traverse only the allowed CPUs */
5195         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5196                 if (idle_cpu(i)) {
5197                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5198                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5199                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5200                                 /*
5201                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5202                                  * has the smallest exit latency irrespective
5203                                  * of any idle timestamp.
5204                                  */
5205                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5206                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5207                                 shallowest_idle_cpu = i;
5208                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5209                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5210                                 /*
5211                                  * If equal or no active idle state, then
5212                                  * the most recently idled CPU might have
5213                                  * a warmer cache.
5214                                  */
5215                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5216                                 shallowest_idle_cpu = i;
5217                         }
5218                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5219                         load = weighted_cpuload(i);
5220                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5221                                 min_load = load;
5222                                 least_loaded_cpu = i;
5223                         }
5224                 }
5225         }
5226
5227         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5228 }
5229
5230 /*
5231  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5232  */
5233 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5234 {
5235         struct sched_domain *sd;
5236         struct sched_group *sg;
5237         int i = task_cpu(p);
5238
5239         if (idle_cpu(target))
5240                 return target;
5241
5242         /*
5243          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5244          */
5245         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5246                 return i;
5247
5248         /*
5249          * Otherwise, iterate the domains and find an eligible idle cpu.
5250          *
5251          * A completely idle sched group at higher domains is more
5252          * desirable than an idle group at a lower level, because lower
5253          * domains have smaller groups and usually share hardware
5254          * resources which causes tasks to contend on them, e.g. x86
5255          * hyperthread siblings in the lowest domain (SMT) can contend
5256          * on the shared cpu pipeline.
5257          *
5258          * However, while we prefer idle groups at higher domains
5259          * finding an idle cpu at the lowest domain is still better than
5260          * returning 'target', which we've already established, isn't
5261          * idle.
5262          */
5263         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5264         for_each_lower_domain(sd) {
5265                 sg = sd->groups;
5266                 do {
5267                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5268                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5269                                 goto next;
5270
5271                         /* Ensure the entire group is idle */
5272                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5273                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5274                                         goto next;
5275                         }
5276
5277                         /*
5278                          * It doesn't matter which cpu we pick, the
5279                          * whole group is idle.
5280                          */
5281                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5282                                         tsk_cpus_allowed(p));
5283                         goto done;
5284 next:
5285                         sg = sg->next;
5286                 } while (sg != sd->groups);
5287         }
5288 done:
5289         return target;
5290 }
5291
5292 /*
5293  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5294  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5295  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5296  * CFS task (ie cpu_capacity).
5297  *
5298  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5299  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5300  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5301  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5302  * (arch_scale_freq_capacity()).
5303  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5304  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5305  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5306  *
5307  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5308  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5309  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5310  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5311  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5312  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5313  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5314  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5315  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5316  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5317  */
5318 static int cpu_util(int cpu)
5319 {
5320         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5321         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5322
5323         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5324 }
5325
5326 /*
5327  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5328  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5329  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5330  *
5331  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5332  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5333  *
5334  * Returns the target cpu number.
5335  *
5336  * preempt must be disabled.
5337  */
5338 static int
5339 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5340 {
5341         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5342         int cpu = smp_processor_id();
5343         int new_cpu = prev_cpu;
5344         int want_affine = 0;
5345         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5346
5347         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5348                 record_wakee(p);
5349                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5350         }
5351
5352         rcu_read_lock();
5353         for_each_domain(cpu, tmp) {
5354                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5355                         break;
5356
5357                 /*
5358                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5359                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5360                  */
5361                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5362                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5363                         affine_sd = tmp;
5364                         break;
5365                 }
5366
5367                 if (tmp->flags & sd_flag)
5368                         sd = tmp;
5369                 else if (!want_affine)
5370                         break;
5371         }
5372
5373         if (affine_sd) {
5374                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5375                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5376                         new_cpu = cpu;
5377         }
5378
5379         if (!sd) {
5380                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5381                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5382
5383         } else while (sd) {
5384                 struct sched_group *group;
5385                 int weight;
5386
5387                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5388                         sd = sd->child;
5389                         continue;
5390                 }
5391
5392                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5393                 if (!group) {
5394                         sd = sd->child;
5395                         continue;
5396                 }
5397
5398                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5399                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5400                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5401                         sd = sd->child;
5402                         continue;
5403                 }
5404
5405                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5406                 cpu = new_cpu;
5407                 weight = sd->span_weight;
5408                 sd = NULL;
5409                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5410                         if (weight <= tmp->span_weight)
5411                                 break;
5412                         if (tmp->flags & sd_flag)
5413                                 sd = tmp;
5414                 }
5415                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5416         }
5417         rcu_read_unlock();
5418
5419         return new_cpu;
5420 }
5421
5422 /*
5423  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5424  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5425  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5426  */
5427 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5428 {
5429         /*
5430          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
5431          * deal with this by subtracting the old and adding the new
5432          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
5433          * the task on the new runqueue.
5434          */
5435         if (p->state == TASK_WAKING) {
5436                 struct sched_entity *se = &p->se;
5437                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5438                 u64 min_vruntime;
5439
5440 #ifndef CONFIG_64BIT
5441                 u64 min_vruntime_copy;
5442
5443                 do {
5444                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
5445                         smp_rmb();
5446                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5447                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
5448 #else
5449                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5450 #endif
5451
5452                 se->vruntime -= min_vruntime;
5453         }
5454
5455         /*
5456          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5457          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5458          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5459          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5460          * load sounds not bad.
5461          */
5462         remove_entity_load_avg(&p->se);
5463
5464         /* Tell new CPU we are migrated */
5465         p->se.avg.last_update_time = 0;
5466
5467         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5468         p->se.exec_start = 0;
5469 }
5470
5471 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5472 {
5473         remove_entity_load_avg(&p->se);
5474 }
5475 #endif /* CONFIG_SMP */
5476
5477 static unsigned long
5478 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5479 {
5480         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5481
5482         /*
5483          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5484          * to virtual-time in his units.
5485          *
5486          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5487          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5488          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5489          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5490          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5491          *
5492          * This is especially important for buddies when the leftmost
5493          * task is higher priority than the buddy.
5494          */
5495         return calc_delta_fair(gran, se);
5496 }
5497
5498 /*
5499  * Should 'se' preempt 'curr'.
5500  *
5501  *             |s1
5502  *        |s2
5503  *   |s3
5504  *         g
5505  *      |<--->|c
5506  *
5507  *  w(c, s1) = -1
5508  *  w(c, s2) =  0
5509  *  w(c, s3) =  1
5510  *
5511  */
5512 static int
5513 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5514 {
5515         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5516
5517         if (vdiff <= 0)
5518                 return -1;
5519
5520         gran = wakeup_gran(curr, se);
5521         if (vdiff > gran)
5522                 return 1;
5523
5524         return 0;
5525 }
5526
5527 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5528 {
5529         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5530                 return;
5531
5532         for_each_sched_entity(se)
5533                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5534 }
5535
5536 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5537 {
5538         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5539                 return;
5540
5541         for_each_sched_entity(se)
5542                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5543 }
5544
5545 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5546 {
5547         for_each_sched_entity(se)
5548                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5549 }
5550
5551 /*
5552  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5553  */
5554 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5555 {
5556         struct task_struct *curr = rq->curr;
5557         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5558         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5559         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5560         int next_buddy_marked = 0;
5561
5562         if (unlikely(se == pse))
5563                 return;
5564
5565         /*
5566          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5567          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5568          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5569          * next-buddy nomination below.
5570          */
5571         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5572                 return;
5573
5574         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5575                 set_next_buddy(pse);
5576                 next_buddy_marked = 1;
5577         }
5578
5579         /*
5580          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5581          * wake up path.
5582          *
5583          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5584          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5585          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5586          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5587          * below.
5588          */
5589         if (test_tsk_need_resched(curr))
5590                 return;
5591
5592         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5593         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5594             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5595                 goto preempt;
5596
5597         /*
5598          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5599          * is driven by the tick):
5600          */
5601         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5602                 return;
5603
5604         find_matching_se(&se, &pse);
5605         update_curr(cfs_rq_of(se));
5606         BUG_ON(!pse);
5607         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5608                 /*
5609                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5610                  * triggering this preemption.
5611                  */
5612                 if (!next_buddy_marked)
5613                         set_next_buddy(pse);
5614                 goto preempt;
5615         }
5616
5617         return;
5618
5619 preempt:
5620         resched_curr(rq);
5621         /*
5622          * Only set the backward buddy when the current task is still
5623          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5624          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5625          * point, either of which can * drop the rq lock.
5626          *
5627          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5628          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5629          */
5630         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5631                 return;
5632
5633         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5634                 set_last_buddy(se);
5635 }
5636
5637 static struct task_struct *
5638 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct pin_cookie cookie)
5639 {
5640         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5641         struct sched_entity *se;
5642         struct task_struct *p;
5643         int new_tasks;
5644
5645 again:
5646 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5647         if (!cfs_rq->nr_running)
5648                 goto idle;
5649
5650         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5651                 goto simple;
5652
5653         /*
5654          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5655          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5656          *
5657          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5658          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5659          */
5660
5661         do {
5662                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5663
5664                 /*
5665                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5666                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5667                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5668                  * forget we've ever seen it.
5669                  */
5670                 if (curr) {
5671                         if (curr->on_rq)
5672                                 update_curr(cfs_rq);
5673                         else
5674                                 curr = NULL;
5675
5676                         /*
5677                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5678                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5679                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5680                          * be correct.
5681                          */
5682                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5683                                 goto simple;
5684                 }
5685
5686                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5687                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5688         } while (cfs_rq);
5689
5690         p = task_of(se);
5691
5692         /*
5693          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5694          * is a different task than we started out with, try and touch the
5695          * least amount of cfs_rqs.
5696          */
5697         if (prev != p) {
5698                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5699
5700                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5701                         int se_depth = se->depth;
5702                         int pse_depth = pse->depth;
5703
5704                         if (se_depth <= pse_depth) {
5705                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5706                                 pse = parent_entity(pse);
5707                         }
5708                         if (se_depth >= pse_depth) {
5709                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5710                                 se = parent_entity(se);
5711                         }
5712                 }
5713
5714                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5715                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5716         }
5717
5718         if (hrtick_enabled(rq))
5719                 hrtick_start_fair(rq, p);
5720
5721         return p;
5722 simple:
5723         cfs_rq = &rq->cfs;
5724 #endif
5725
5726         if (!cfs_rq->nr_running)
5727                 goto idle;
5728
5729         put_prev_task(rq, prev);
5730
5731         do {
5732                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5733                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5734                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5735         } while (cfs_rq);
5736
5737         p = task_of(se);
5738
5739         if (hrtick_enabled(rq))
5740                 hrtick_start_fair(rq, p);
5741
5742         return p;
5743
5744 idle:
5745         /*
5746          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5747          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5748          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5749          * re-start the picking loop.
5750          */
5751         lockdep_unpin_lock(&rq->lock, cookie);
5752         new_tasks = idle_balance(rq);
5753         lockdep_repin_lock(&rq->lock, cookie);
5754         /*
5755          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5756          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5757          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5758          */
5759         if (new_tasks < 0)
5760                 return RETRY_TASK;
5761
5762         if (new_tasks > 0)
5763                 goto again;
5764
5765         return NULL;
5766 }
5767
5768 /*
5769  * Account for a descheduled task:
5770  */
5771 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5772 {
5773         struct sched_entity *se = &prev->se;
5774         struct cfs_rq *cfs_rq;
5775
5776         for_each_sched_entity(se) {
5777                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5778                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5779         }
5780 }
5781
5782 /*
5783  * sched_yield() is very simple
5784  *
5785  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5786  */
5787 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5788 {
5789         struct task_struct *curr = rq->curr;
5790         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5791         struct sched_entity *se = &curr->se;
5792
5793         /*
5794          * Are we the only task in the tree?
5795          */
5796         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5797                 return;
5798
5799         clear_buddies(cfs_rq, se);
5800
5801         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5802                 update_rq_clock(rq);
5803                 /*
5804                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5805                  */
5806                 update_curr(cfs_rq);
5807                 /*
5808                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5809                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5810                  * and double the fastpath cost.
5811                  */
5812                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5813         }
5814
5815         set_skip_buddy(se);
5816 }
5817
5818 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5819 {
5820         struct sched_entity *se = &p->se;
5821
5822         /* throttled hierarchies are not runnable */
5823         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5824                 return false;
5825
5826         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5827         set_next_buddy(se);
5828
5829         yield_task_fair(rq);
5830
5831         return true;
5832 }
5833
5834 #ifdef CONFIG_SMP
5835 /**************************************************
5836  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5837  *
5838  * BASICS
5839  *
5840  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5841  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5842  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5843  *
5844  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5845  *
5846  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5847  * W_i,0 is defined as:
5848  *
5849  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5850  *
5851  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5852  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
5853  *
5854  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5855  * weight:
5856  *
5857  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5858  *
5859  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5860  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5861  * can also include other factors [XXX].
5862  *
5863  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5864  * directly from (1):
5865  *
5866  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5867  *
5868  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5869  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5870  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5871  *
5872  * [XXX expand on:
5873  *     - infeasible weights;
5874  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5875  *
5876  *
5877  * SCHED DOMAINS
5878  *
5879  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5880  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5881  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5882  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5883  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5884  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5885  * the groups.
5886  *
5887  * This yields:
5888  *
5889  *     log_2 n     1     n
5890  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5891  *     i = 0      2^i   2^i
5892  *                               `- size of each group
5893  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5894  *         |         `- freq
5895  *         `- sum over all levels
5896  *
5897  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5898  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5899  *
5900  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5901  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5902  *
5903  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5904  *
5905  *             log_2 n     
5906  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5907  *             k = 0
5908  *
5909  * And you'll find that:
5910  *
5911  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5912  *
5913  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5914  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5915  * of:
5916  *
5917  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5918  *
5919  *
5920  * WORK CONSERVING
5921  *
5922  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5923  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5924  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5925  *
5926  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5927  * time.
5928  *
5929  * [XXX more?]
5930  *
5931  *
5932  * CGROUPS
5933  *
5934  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5935  *
5936  *                                s_k,i
5937  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5938  *                                 S_k
5939  *
5940  * Where
5941  *
5942  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5943  *
5944  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5945  *
5946  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5947  * property.
5948  *
5949  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5950  *      rewrite all of this once again.]
5951  */ 
5952
5953 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5954
5955 enum fbq_type { regular, remote, all };
5956
5957 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5958 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5959 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5960 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5961
5962 struct lb_env {
5963         struct sched_domain     *sd;
5964
5965         struct rq               *src_rq;
5966         int                     src_cpu;
5967
5968         int                     dst_cpu;
5969         struct rq               *dst_rq;
5970
5971         struct cpumask          *dst_grpmask;
5972         int                     new_dst_cpu;
5973         enum cpu_idle_type      idle;
5974         long                    imbalance;
5975         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5976         struct cpumask          *cpus;
5977
5978         unsigned int            flags;
5979
5980         unsigned int            loop;
5981         unsigned int            loop_break;
5982         unsigned int            loop_max;
5983
5984         enum fbq_type           fbq_type;
5985         struct list_head        tasks;
5986 };
5987
5988 /*
5989  * Is this task likely cache-hot:
5990  */
5991 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5992 {
5993         s64 delta;
5994
5995         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5996
5997         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5998                 return 0;
5999
6000         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6001                 return 0;
6002
6003         /*
6004          * Buddy candidates are cache hot:
6005          */
6006         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6007                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6008                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6009                 return 1;
6010
6011         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6012                 return 1;
6013         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6014                 return 0;
6015
6016         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6017
6018         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6019 }
6020
6021 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6022 /*
6023  * Returns 1, if task migration degrades locality
6024  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6025  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6026  */
6027 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6028 {
6029         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6030         unsigned long src_faults, dst_faults;
6031         int src_nid, dst_nid;
6032
6033         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6034                 return -1;
6035
6036         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6037                 return -1;
6038
6039         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6040         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6041
6042         if (src_nid == dst_nid)
6043                 return -1;
6044
6045         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6046         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6047                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6048                         return 1;
6049                 else
6050                         return -1;
6051         }
6052
6053         /* Encourage migration to the preferred node. */
6054         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6055                 return 0;
6056
6057         if (numa_group) {
6058                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6059                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6060         } else {
6061                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6062                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6063         }
6064
6065         return dst_faults < src_faults;
6066 }
6067
6068 #else
6069 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6070                                              struct lb_env *env)
6071 {
6072         return -1;
6073 }
6074 #endif
6075
6076 /*
6077  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6078  */
6079 static
6080 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6081 {
6082         int tsk_cache_hot;
6083
6084         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6085
6086         /*
6087          * We do not migrate tasks that are:
6088          * 1) throttled_lb_pair, or
6089          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6090          * 3) running (obviously), or
6091          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6092          */
6093         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6094                 return 0;
6095
6096         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6097                 int cpu;
6098
6099                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6100
6101                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6102
6103                 /*
6104                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6105                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6106                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6107                  *
6108                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6109                  * one in current iteration.
6110                  */
6111                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6112                         return 0;
6113
6114                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6115                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6116                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6117                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6118                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6119                                 break;
6120                         }
6121                 }
6122
6123                 return 0;
6124         }
6125
6126         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6127         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6128
6129         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6130                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6131                 return 0;
6132         }
6133
6134         /*
6135          * Aggressive migration if:
6136          * 1) destination numa is preferred
6137          * 2) task is cache cold, or
6138          * 3) too many balance attempts have failed.
6139          */
6140         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6141         if (tsk_cache_hot == -1)
6142                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6143
6144         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6145             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6146                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6147                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6148                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6149                 }
6150                 return 1;
6151         }
6152
6153         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6154         return 0;
6155 }
6156
6157 /*
6158  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6159  */
6160 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6161 {
6162         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6163
6164         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6165         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6166         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6167 }
6168
6169 /*
6170  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6171  * part of active balancing operations within "domain".
6172  *
6173  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6174  */
6175 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6176 {
6177         struct task_struct *p, *n;
6178
6179         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6180
6181         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6182                 if (!can_migrate_task(p, env))
6183                         continue;
6184
6185                 detach_task(p, env);
6186
6187                 /*
6188                  * Right now, this is only the second place where
6189                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6190                  * so we can safely collect stats here rather than
6191                  * inside detach_tasks().
6192                  */
6193                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6194                 return p;
6195         }
6196         return NULL;
6197 }
6198
6199 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6200
6201 /*
6202  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6203  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6204  *
6205  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6206  */
6207 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6208 {
6209         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6210         struct task_struct *p;
6211         unsigned long load;
6212         int detached = 0;
6213
6214         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6215
6216         if (env->imbalance <= 0)
6217                 return 0;
6218
6219         while (!list_empty(tasks)) {
6220                 /*
6221                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6222                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6223                  */
6224                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6225                         break;
6226
6227                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6228
6229                 env->loop++;
6230                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6231                 if (env->loop > env->loop_max)
6232                         break;
6233
6234                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6235                 if (env->loop > env->loop_break) {
6236                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6237                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6238                         break;
6239                 }
6240
6241                 if (!can_migrate_task(p, env))
6242                         goto next;
6243
6244                 load = task_h_load(p);
6245
6246                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6247                         goto next;
6248
6249                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6250                         goto next;
6251
6252                 detach_task(p, env);
6253                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6254
6255                 detached++;
6256                 env->imbalance -= load;
6257
6258 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6259                 /*
6260                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6261                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6262                  * the critical section.
6263                  */
6264                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6265                         break;
6266 #endif
6267
6268                 /*
6269                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6270                  * weighted load.
6271                  */
6272                 if (env->imbalance <= 0)
6273                         break;
6274
6275                 continue;
6276 next:
6277                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6278         }
6279
6280         /*
6281          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6282          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6283          * than inside detach_one_task().
6284          */
6285         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6286
6287         return detached;
6288 }
6289
6290 /*
6291  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6292  */
6293 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6294 {
6295         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6296
6297         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6298         activate_task(rq, p, 0);
6299         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6300         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6301 }
6302
6303 /*
6304  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6305  * its new rq.
6306  */
6307 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6308 {
6309         raw_spin_lock(&rq->lock);
6310         attach_task(rq, p);
6311         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6312 }
6313
6314 /*
6315  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6316  * new rq.
6317  */
6318 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6319 {
6320         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6321         struct task_struct *p;
6322
6323         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6324
6325         while (!list_empty(tasks)) {
6326                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6327                 list_del_init(&p->se.group_node);
6328
6329                 attach_task(env->dst_rq, p);
6330         }
6331
6332         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6333 }
6334
6335 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6336 static void update_blocked_averages(int cpu)
6337 {
6338         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6339         struct cfs_rq *cfs_rq;
6340         unsigned long flags;
6341
6342         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6343         update_rq_clock(rq);
6344
6345         /*
6346          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6347          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6348          */
6349         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6350                 /* throttled entities do not contribute to load */
6351                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6352                         continue;
6353
6354                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6355                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6356         }
6357         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6358 }
6359
6360 /*
6361  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6362  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6363  * group is a fraction of its parents load.
6364  */
6365 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6366 {
6367         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6368         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6369         unsigned long now = jiffies;
6370         unsigned long load;
6371
6372         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6373                 return;
6374
6375         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6376         for_each_sched_entity(se) {
6377                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6378                 cfs_rq->h_load_next = se;
6379                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6380                         break;
6381         }
6382
6383         if (!se) {
6384                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6385                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6386         }
6387
6388         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6389                 load = cfs_rq->h_load;
6390                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6391                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6392                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6393                 cfs_rq->h_load = load;
6394                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6395         }
6396 }
6397
6398 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6399 {
6400         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6401
6402         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6403         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6404                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6405 }
6406 #else
6407 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6408 {
6409         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6410         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6411         unsigned long flags;
6412
6413         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6414         update_rq_clock(rq);
6415         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
6416         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6417 }
6418
6419 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6420 {
6421         return p->se.avg.load_avg;
6422 }
6423 #endif
6424
6425 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6426
6427 enum group_type {
6428         group_other = 0,
6429         group_imbalanced,
6430         group_overloaded,
6431 };
6432
6433 /*
6434  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6435  */
6436 struct sg_lb_stats {
6437         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6438         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6439         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6440         unsigned long load_per_task;
6441         unsigned long group_capacity;
6442         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6443         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6444         unsigned int idle_cpus;
6445         unsigned int group_weight;
6446         enum group_type group_type;
6447         int group_no_capacity;
6448 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6449         unsigned int nr_numa_running;
6450         unsigned int nr_preferred_running;
6451 #endif
6452 };
6453
6454 /*
6455  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6456  *               during load balancing.
6457  */
6458 struct sd_lb_stats {
6459         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6460         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6461         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6462         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6463         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6464
6465         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6466         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6467 };
6468
6469 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6470 {
6471         /*
6472          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6473          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6474          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6475          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6476          */
6477         *sds = (struct sd_lb_stats){
6478                 .busiest = NULL,
6479                 .local = NULL,
6480                 .total_load = 0UL,
6481                 .total_capacity = 0UL,
6482                 .busiest_stat = {
6483                         .avg_load = 0UL,
6484                         .sum_nr_running = 0,
6485                         .group_type = group_other,
6486                 },
6487         };
6488 }
6489
6490 /**
6491  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6492  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6493  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6494  *
6495  * Return: The load index.
6496  */
6497 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6498                                         enum cpu_idle_type idle)
6499 {
6500         int load_idx;
6501
6502         switch (idle) {
6503         case CPU_NOT_IDLE:
6504                 load_idx = sd->busy_idx;
6505                 break;
6506
6507         case CPU_NEWLY_IDLE:
6508                 load_idx = sd->newidle_idx;
6509                 break;
6510         default:
6511                 load_idx = sd->idle_idx;
6512                 break;
6513         }
6514
6515         return load_idx;
6516 }
6517
6518 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6519 {
6520         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6521         u64 total, used, age_stamp, avg;
6522         s64 delta;
6523
6524         /*
6525          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6526          * we read them once before doing sanity checks on them.
6527          */
6528         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6529         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6530         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6531
6532         if (unlikely(delta < 0))
6533                 delta = 0;
6534
6535         total = sched_avg_period() + delta;
6536
6537         used = div_u64(avg, total);
6538
6539         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6540                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6541
6542         return 1;
6543 }
6544
6545 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6546 {
6547         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6548         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6549
6550         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6551
6552         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6553         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6554
6555         if (!capacity)
6556                 capacity = 1;
6557
6558         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6559         sdg->sgc->capacity = capacity;
6560 }
6561
6562 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6563 {
6564         struct sched_domain *child = sd->child;
6565         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6566         unsigned long capacity;
6567         unsigned long interval;
6568
6569         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6570         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6571         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6572
6573         if (!child) {
6574                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6575                 return;
6576         }
6577
6578         capacity = 0;
6579
6580         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6581                 /*
6582                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6583                  * span the current group.
6584                  */
6585
6586                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6587                         struct sched_group_capacity *sgc;
6588                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6589
6590                         /*
6591                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6592                          * gets here before we've attached the domains to the
6593                          * runqueues.
6594                          *
6595                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6596                          * in update_cpu_capacity().
6597                          *
6598                          * This avoids capacity from being 0 and
6599                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6600                          */
6601                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6602                                 capacity += capacity_of(cpu);
6603                                 continue;
6604                         }
6605
6606                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6607                         capacity += sgc->capacity;
6608                 }
6609         } else  {
6610                 /*
6611                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6612                  * span the current group.
6613                  */ 
6614
6615                 group = child->groups;
6616                 do {
6617                         capacity += group->sgc->capacity;
6618                         group = group->next;
6619                 } while (group != child->groups);
6620         }
6621
6622         sdg->sgc->capacity = capacity;
6623 }
6624
6625 /*
6626  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6627  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6628  * Return true is the capacity is reduced
6629  */
6630 static inline int
6631 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6632 {
6633         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6634                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6635 }
6636
6637 /*
6638  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6639  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6640  *
6641  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6642  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6643  * Something like:
6644  *
6645  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6646  *              *     * * *
6647  *
6648  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6649  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6650  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6651  *
6652  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6653  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6654  * moving tasks due to affinity constraints.
6655  *
6656  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6657  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6658  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6659  * to create an effective group imbalance.
6660  *
6661  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6662  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6663  * subtle and fragile situation.
6664  */
6665
6666 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6667 {
6668         return group->sgc->imbalance;
6669 }
6670
6671 /*
6672  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6673  * be used by some tasks.
6674  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6675  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6676  * available capacity for CFS tasks.
6677  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6678  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6679  * capacity in meaningful for the load balancer.
6680  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6681  * any benefit for the load balance.
6682  */
6683 static inline bool
6684 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6685 {
6686         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6687                 return true;
6688
6689         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6690                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6691                 return true;
6692
6693         return false;
6694 }
6695
6696 /*
6697  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6698  *  handle.
6699  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6700  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6701  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6702  *  false.
6703  */
6704 static inline bool
6705 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6706 {
6707         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6708                 return false;
6709
6710         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6711                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6712                 return true;
6713
6714         return false;
6715 }
6716
6717 static inline enum
6718 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6719                           struct sg_lb_stats *sgs)
6720 {
6721         if (sgs->group_no_capacity)
6722                 return group_overloaded;
6723
6724         if (sg_imbalanced(group))
6725                 return group_imbalanced;
6726
6727         return group_other;
6728 }
6729
6730 /**
6731  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6732  * @env: The load balancing environment.
6733  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6734  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6735  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6736  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6737  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6738  */
6739 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6740                         struct sched_group *group, int load_idx,
6741                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6742                         bool *overload)
6743 {
6744         unsigned long load;
6745         int i, nr_running;
6746
6747         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6748
6749         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6750                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6751
6752                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6753                 if (local_group)
6754                         load = target_load(i, load_idx);
6755                 else
6756                         load = source_load(i, load_idx);
6757
6758                 sgs->group_load += load;
6759                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6760                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6761
6762                 nr_running = rq->nr_running;
6763                 if (nr_running > 1)
6764                         *overload = true;
6765
6766 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6767                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6768                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6769 #endif
6770                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6771                 /*
6772                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
6773                  */
6774                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
6775                         sgs->idle_cpus++;
6776         }
6777
6778         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6779         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6780         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6781
6782         if (sgs->sum_nr_running)
6783                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6784
6785         sgs->group_weight = group->group_weight;
6786
6787         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6788         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6789 }
6790
6791 /**
6792  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6793  * @env: The load balancing environment.
6794  * @sds: sched_domain statistics
6795  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6796  * @sgs: sched_group statistics
6797  *
6798  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6799  * busiest group.
6800  *
6801  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6802  * busiest group. %false otherwise.
6803  */
6804 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6805                                    struct sd_lb_stats *sds,
6806                                    struct sched_group *sg,
6807                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6808 {
6809         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6810
6811         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6812                 return true;
6813
6814         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6815                 return false;
6816
6817         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6818                 return false;
6819
6820         /* This is the busiest node in its class. */
6821         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6822                 return true;
6823
6824         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
6825         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6826                 return true;
6827         /*
6828          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6829          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6830          * higher than ourself as busy.
6831          */
6832         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6833                 if (!sds->busiest)
6834                         return true;
6835
6836                 /* Prefer to move from highest possible cpu's work */
6837                 if (group_first_cpu(sds->busiest) < group_first_cpu(sg))
6838                         return true;
6839         }
6840
6841         return false;
6842 }
6843
6844 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6845 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6846 {
6847         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6848                 return regular;
6849         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6850                 return remote;
6851         return all;
6852 }
6853
6854 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6855 {
6856         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6857                 return regular;
6858         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6859                 return remote;
6860         return all;
6861 }
6862 #else
6863 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6864 {
6865         return all;
6866 }
6867
6868 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6869 {
6870         return regular;
6871 }
6872 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6873
6874 /**
6875  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6876  * @env: The load balancing environment.
6877  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6878  */
6879 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6880 {
6881         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6882         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6883         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6884         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6885         bool overload = false;
6886
6887         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6888                 prefer_sibling = 1;
6889
6890         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6891
6892         do {
6893                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6894                 int local_group;
6895
6896                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6897                 if (local_group) {
6898                         sds->local = sg;
6899                         sgs = &sds->local_stat;
6900
6901                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6902                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6903                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6904                 }
6905
6906                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6907                                                 &overload);
6908
6909                 if (local_group)
6910                         goto next_group;
6911
6912                 /*
6913                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6914                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6915                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6916                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6917                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6918                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6919                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6920                  * the tasks on the system).
6921                  */
6922                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6923                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6924                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6925                         sgs->group_no_capacity = 1;
6926                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6927                 }
6928
6929                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6930                         sds->busiest = sg;
6931                         sds->busiest_stat = *sgs;
6932                 }
6933
6934 next_group:
6935                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6936                 sds->total_load += sgs->group_load;
6937                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6938
6939                 sg = sg->next;
6940         } while (sg != env->sd->groups);
6941
6942         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6943                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6944
6945         if (!env->sd->parent) {
6946                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6947                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6948                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6949         }
6950
6951 }
6952
6953 /**
6954  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6955  *                      sched doman.
6956  *
6957  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6958  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6959  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6960  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6961  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6962  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6963  *
6964  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6965  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6966  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6967  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6968  * number.
6969  *
6970  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6971  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6972  *
6973  * @env: The load balancing environment.
6974  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6975  */
6976 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6977 {
6978         int busiest_cpu;
6979
6980         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6981                 return 0;
6982
6983         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6984                 return 0;
6985
6986         if (!sds->busiest)
6987                 return 0;
6988
6989         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6990         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6991                 return 0;
6992
6993         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6994                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6995                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6996
6997         return 1;
6998 }
6999
7000 /**
7001  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7002  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7003  *                      load balancing.
7004  * @env: The load balancing environment.
7005  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7006  */
7007 static inline
7008 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7009 {
7010         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7011         unsigned int imbn = 2;
7012         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7013         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7014
7015         local = &sds->local_stat;
7016         busiest = &sds->busiest_stat;
7017
7018         if (!local->sum_nr_running)
7019                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7020         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7021                 imbn = 1;
7022
7023         scaled_busy_load_per_task =
7024                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7025                 busiest->group_capacity;
7026
7027         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7028             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7029                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7030                 return;
7031         }
7032
7033         /*
7034          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7035          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7036          * moving them.
7037          */
7038
7039         capa_now += busiest->group_capacity *
7040                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7041         capa_now += local->group_capacity *
7042                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7043         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7044
7045         /* Amount of load we'd subtract */
7046         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7047                 capa_move += busiest->group_capacity *
7048                             min(busiest->load_per_task,
7049                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7050         }
7051
7052         /* Amount of load we'd add */
7053         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7054             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7055                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7056                       local->group_capacity;
7057         } else {
7058                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7059                       local->group_capacity;
7060         }
7061         capa_move += local->group_capacity *
7062                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7063         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7064
7065         /* Move if we gain throughput */
7066         if (capa_move > capa_now)
7067                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7068 }
7069
7070 /**
7071  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7072  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7073  * @env: load balance environment
7074  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7075  */
7076 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7077 {
7078         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7079         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7080
7081         local = &sds->local_stat;
7082         busiest = &sds->busiest_stat;
7083
7084         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7085                 /*
7086                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7087                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7088                  */
7089                 busiest->load_per_task =
7090                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7091         }
7092
7093         /*
7094          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7095          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7096          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7097          * skipped when updating the busiest sg:
7098          */
7099         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7100             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7101                 env->imbalance = 0;
7102                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7103         }
7104
7105         /*
7106          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7107          */
7108         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7109             local->group_type   == group_overloaded) {
7110                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7111                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7112                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7113                         load_above_capacity *= NICE_0_LOAD;
7114                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7115                 } else
7116                         load_above_capacity = ~0UL;
7117         }
7118
7119         /*
7120          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7121          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7122          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7123          * we also don't want to reduce the group load below the group
7124          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7125          */
7126         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7127
7128         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7129         env->imbalance = min(
7130                 max_pull * busiest->group_capacity,
7131                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7132         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7133
7134         /*
7135          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7136          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7137          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7138          * moved
7139          */
7140         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7141                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7142 }
7143
7144 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7145
7146 /**
7147  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7148  * if there is an imbalance.
7149  *
7150  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7151  * to restore balance.
7152  *
7153  * @env: The load balancing environment.
7154  *
7155  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7156  */
7157 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7158 {
7159         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7160         struct sd_lb_stats sds;
7161
7162         init_sd_lb_stats(&sds);
7163
7164         /*
7165          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7166          * this level.
7167          */
7168         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7169         local = &sds.local_stat;
7170         busiest = &sds.busiest_stat;
7171
7172         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7173         if (check_asym_packing(env, &sds))
7174                 return sds.busiest;
7175
7176         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7177         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7178                 goto out_balanced;
7179
7180         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7181                                                 / sds.total_capacity;
7182
7183         /*
7184          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7185          * work because they assume all things are equal, which typically
7186          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7187          */
7188         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7189                 goto force_balance;
7190
7191         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7192         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7193             busiest->group_no_capacity)
7194                 goto force_balance;
7195
7196         /*
7197          * If the local group is busier than the selected busiest group
7198          * don't try and pull any tasks.
7199          */
7200         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7201                 goto out_balanced;
7202
7203         /*
7204          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7205          * average load.
7206          */
7207         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7208                 goto out_balanced;
7209
7210         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7211                 /*
7212                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7213                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7214                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7215                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7216                  * might end up to just move the imbalance on another group
7217                  */
7218                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7219                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7220                         goto out_balanced;
7221         } else {
7222                 /*
7223                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7224                  * imbalance_pct to be conservative.
7225                  */
7226                 if (100 * busiest->avg_load <=
7227                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7228                         goto out_balanced;
7229         }
7230
7231 force_balance:
7232         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7233         calculate_imbalance(env, &sds);
7234         return sds.busiest;
7235
7236 out_balanced:
7237         env->imbalance = 0;
7238         return NULL;
7239 }
7240
7241 /*
7242  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7243  */
7244 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7245                                      struct sched_group *group)
7246 {
7247         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7248         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7249         int i;
7250
7251         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7252                 unsigned long capacity, wl;
7253                 enum fbq_type rt;
7254
7255                 rq = cpu_rq(i);
7256                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7257
7258                 /*
7259                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7260                  *  - regular: there are !numa tasks
7261                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7262                  *  - all:     there is no distinction
7263                  *
7264                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7265                  * ignore those when there's better options.
7266                  *
7267                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7268                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7269                  * queue by moving tasks around inside the node.
7270                  *
7271                  * If we cannot move enough load due to this classification
7272                  * the next pass will adjust the group classification and
7273                  * allow migration of more tasks.
7274                  *
7275                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7276                  */
7277                 if (rt > env->fbq_type)
7278                         continue;
7279
7280                 capacity = capacity_of(i);
7281
7282                 wl = weighted_cpuload(i);
7283
7284                 /*
7285                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7286                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7287                  */
7288
7289                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7290                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7291                         continue;
7292
7293                 /*
7294                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7295                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7296                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7297                  * potentially running at a lower capacity.
7298                  *
7299                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7300                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7301                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7302                  * our previous maximum.
7303                  */
7304                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7305                         busiest_load = wl;
7306                         busiest_capacity = capacity;
7307                         busiest = rq;
7308                 }
7309         }
7310
7311         return busiest;
7312 }
7313
7314 /*
7315  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7316  * so long as it is large enough.
7317  */
7318 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7319
7320 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7321 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7322
7323 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7324 {
7325         struct sched_domain *sd = env->sd;
7326
7327         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7328
7329                 /*
7330                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7331                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7332                  * lowest numbered CPUs.
7333                  */
7334                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7335                         return 1;
7336         }
7337
7338         /*
7339          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7340          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7341          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7342          * available on dst_cpu.
7343          */
7344         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7345             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7346                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7347                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7348                         return 1;
7349         }
7350
7351         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7352 }
7353
7354 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7355
7356 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7357 {
7358         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7359         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7360         int cpu, balance_cpu = -1;
7361
7362         /*
7363          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7364          * to do the newly idle load balance.
7365          */
7366         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7367                 return 1;
7368
7369         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7370         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7371         /* Try to find first idle cpu */
7372         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7373                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7374                         continue;
7375
7376                 balance_cpu = cpu;
7377                 break;
7378         }
7379
7380         if (balance_cpu == -1)
7381                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7382
7383         /*
7384          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7385          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7386          */
7387         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7388 }
7389
7390 /*
7391  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7392  * tasks if there is an imbalance.
7393  */
7394 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7395                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7396                         int *continue_balancing)
7397 {
7398         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7399         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7400         struct sched_group *group;
7401         struct rq *busiest;
7402         unsigned long flags;
7403         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7404
7405         struct lb_env env = {
7406                 .sd             = sd,
7407                 .dst_cpu        = this_cpu,
7408                 .dst_rq         = this_rq,
7409                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7410                 .idle           = idle,
7411                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7412                 .cpus           = cpus,
7413                 .fbq_type       = all,
7414                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7415         };
7416
7417         /*
7418          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7419          * other cpus in our group
7420          */
7421         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7422                 env.dst_grpmask = NULL;
7423
7424         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7425
7426         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7427
7428 redo:
7429         if (!should_we_balance(&env)) {
7430                 *continue_balancing = 0;
7431                 goto out_balanced;
7432         }
7433
7434         group = find_busiest_group(&env);
7435         if (!group) {
7436                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7437                 goto out_balanced;
7438         }
7439
7440         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7441         if (!busiest) {
7442                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7443                 goto out_balanced;
7444         }
7445
7446         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7447
7448         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7449
7450         env.src_cpu = busiest->cpu;
7451         env.src_rq = busiest;
7452
7453         ld_moved = 0;
7454         if (busiest->nr_running > 1) {
7455                 /*
7456                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7457                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7458                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7459                  * correctly treated as an imbalance.
7460                  */
7461                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7462                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7463
7464 more_balance:
7465                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7466
7467                 /*
7468                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7469                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7470                  */
7471                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7472
7473                 /*
7474                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7475                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7476                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7477                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7478                  * See task_rq_lock() family for the details.
7479                  */
7480
7481                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7482
7483                 if (cur_ld_moved) {
7484                         attach_tasks(&env);
7485                         ld_moved += cur_ld_moved;
7486                 }
7487
7488                 local_irq_restore(flags);
7489
7490                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7491                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7492                         goto more_balance;
7493                 }
7494
7495                 /*
7496                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7497                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7498                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7499                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7500                  * sched_group.
7501                  *
7502                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7503                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7504                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7505                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7506                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7507                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7508                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7509                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7510                  * This however should not happen so much in practice and
7511                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7512                  * excess load moved.
7513                  */
7514                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7515
7516                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7517                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7518
7519                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7520                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7521                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7522                         env.loop         = 0;
7523                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7524
7525                         /*
7526                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7527                          * need to continue with same src_cpu.
7528                          */
7529                         goto more_balance;
7530                 }
7531
7532                 /*
7533                  * We failed to reach balance because of affinity.
7534                  */
7535                 if (sd_parent) {
7536                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7537
7538                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7539                                 *group_imbalance = 1;
7540                 }
7541
7542                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7543                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7544                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7545                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7546                                 env.loop = 0;
7547                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7548                                 goto redo;
7549                         }
7550                         goto out_all_pinned;
7551                 }
7552         }
7553
7554         if (!ld_moved) {
7555                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7556                 /*
7557                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7558                  * We do not want newidle balance, which can be very
7559                  * frequent, pollute the failure counter causing
7560                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7561                  */
7562                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7563                         sd->nr_balance_failed++;
7564
7565                 if (need_active_balance(&env)) {
7566                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7567
7568                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7569                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7570                          * moved to this_cpu
7571                          */
7572                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7573                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7574                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7575                                                             flags);
7576                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7577                                 goto out_one_pinned;
7578                         }
7579
7580                         /*
7581                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7582                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7583                          * only after active load balance is finished.
7584                          */
7585                         if (!busiest->active_balance) {
7586                                 busiest->active_balance = 1;
7587                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7588                                 active_balance = 1;
7589                         }
7590                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7591
7592                         if (active_balance) {
7593                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7594                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7595                                         &busiest->active_balance_work);
7596                         }
7597
7598                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
7599                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7600                 }
7601         } else
7602                 sd->nr_balance_failed = 0;
7603
7604         if (likely(!active_balance)) {
7605                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7606                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7607         } else {
7608                 /*
7609                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7610                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7611                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7612                  * detach_tasks).
7613                  */
7614                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7615                         sd->balance_interval *= 2;
7616         }
7617
7618         goto out;
7619
7620 out_balanced:
7621         /*
7622          * We reach balance although we may have faced some affinity
7623          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7624          */
7625         if (sd_parent) {
7626                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7627
7628                 if (*group_imbalance)
7629                         *group_imbalance = 0;
7630         }
7631
7632 out_all_pinned:
7633         /*
7634          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7635          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7636          * can try to migrate them.
7637          */
7638         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7639
7640         sd->nr_balance_failed = 0;
7641
7642 out_one_pinned:
7643         /* tune up the balancing interval */
7644         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7645                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7646                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7647                 sd->balance_interval *= 2;
7648
7649         ld_moved = 0;
7650 out:
7651         return ld_moved;
7652 }
7653
7654 static inline unsigned long
7655 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7656 {
7657         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7658
7659         if (cpu_busy)
7660                 interval *= sd->busy_factor;
7661
7662         /* scale ms to jiffies */
7663         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7664         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7665
7666         return interval;
7667 }
7668
7669 static inline void
7670 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7671 {
7672         unsigned long interval, next;
7673
7674         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7675         next = sd->last_balance + interval;
7676
7677         if (time_after(*next_balance, next))
7678                 *next_balance = next;
7679 }
7680
7681 /*
7682  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7683  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7684  */
7685 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7686 {
7687         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7688         int this_cpu = this_rq->cpu;
7689         struct sched_domain *sd;
7690         int pulled_task = 0;
7691         u64 curr_cost = 0;
7692
7693         /*
7694          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7695          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7696          */
7697         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7698
7699         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7700             !this_rq->rd->overload) {
7701                 rcu_read_lock();
7702                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7703                 if (sd)
7704                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7705                 rcu_read_unlock();
7706
7707                 goto out;
7708         }
7709
7710         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7711
7712         update_blocked_averages(this_cpu);
7713         rcu_read_lock();
7714         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7715                 int continue_balancing = 1;
7716                 u64 t0, domain_cost;
7717
7718                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7719                         continue;
7720
7721                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7722                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7723                         break;
7724                 }
7725
7726                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7727                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7728
7729                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7730                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7731                                                    &continue_balancing);
7732
7733                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7734                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7735                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7736
7737                         curr_cost += domain_cost;
7738                 }
7739
7740                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7741
7742                 /*
7743                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7744                  * now runnable tasks on this rq.
7745                  */
7746                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7747                         break;
7748         }
7749         rcu_read_unlock();
7750
7751         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7752
7753         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7754                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7755
7756         /*
7757          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7758          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7759          * pretend we pulled a task.
7760          */
7761         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7762                 pulled_task = 1;
7763
7764 out:
7765         /* Move the next balance forward */
7766         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7767                 this_rq->next_balance = next_balance;
7768
7769         /* Is there a task of a high priority class? */
7770         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7771                 pulled_task = -1;
7772
7773         if (pulled_task)
7774                 this_rq->idle_stamp = 0;
7775
7776         return pulled_task;
7777 }
7778
7779 /*
7780  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7781  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7782  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7783  * avoids physical / logical imbalances.
7784  */
7785 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7786 {
7787         struct rq *busiest_rq = data;
7788         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7789         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7790         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7791         struct sched_domain *sd;
7792         struct task_struct *p = NULL;
7793
7794         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7795
7796         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7797         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7798                      !busiest_rq->active_balance))
7799                 goto out_unlock;
7800
7801         /* Is there any task to move? */
7802         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7803                 goto out_unlock;
7804
7805         /*
7806          * This condition is "impossible", if it occurs
7807          * we need to fix it. Originally reported by
7808          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7809          */
7810         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7811
7812         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7813         rcu_read_lock();
7814         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7815                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7816                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7817                                 break;
7818         }
7819
7820         if (likely(sd)) {
7821                 struct lb_env env = {
7822                         .sd             = sd,
7823                         .dst_cpu        = target_cpu,
7824                         .dst_rq         = target_rq,
7825                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7826                         .src_rq         = busiest_rq,
7827                         .idle           = CPU_IDLE,
7828                 };
7829
7830                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7831
7832                 p = detach_one_task(&env);
7833                 if (p) {
7834                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7835                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
7836                         sd->nr_balance_failed = 0;
7837                 } else {
7838                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7839                 }
7840         }
7841         rcu_read_unlock();
7842 out_unlock:
7843         busiest_rq->active_balance = 0;
7844         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7845
7846         if (p)
7847                 attach_one_task(target_rq, p);
7848
7849         local_irq_enable();
7850
7851         return 0;
7852 }
7853
7854 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7855 {
7856         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7857 }
7858
7859 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7860 /*
7861  * idle load balancing details
7862  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7863  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7864  *   load balancing for all the idle CPUs.
7865  */
7866 static struct {
7867         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7868         atomic_t nr_cpus;
7869         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7870 } nohz ____cacheline_aligned;
7871
7872 static inline int find_new_ilb(void)
7873 {
7874         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7875
7876         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7877                 return ilb;
7878
7879         return nr_cpu_ids;
7880 }
7881
7882 /*
7883  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7884  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7885  * CPU (if there is one).
7886  */
7887 static void nohz_balancer_kick(void)
7888 {
7889         int ilb_cpu;
7890
7891         nohz.next_balance++;
7892
7893         ilb_cpu = find_new_ilb();
7894
7895         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7896                 return;
7897
7898         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7899                 return;
7900         /*
7901          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7902          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7903          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7904          * will be run before returning from the IPI.
7905          */
7906         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7907         return;
7908 }
7909
7910 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
7911 {
7912         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7913                 /*
7914                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7915                  */
7916                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7917                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7918                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7919                 }
7920                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7921         }
7922 }
7923
7924 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7925 {
7926         struct sched_domain *sd;
7927         int cpu = smp_processor_id();
7928
7929         rcu_read_lock();
7930         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7931
7932         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7933                 goto unlock;
7934         sd->nohz_idle = 0;
7935
7936         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7937 unlock:
7938         rcu_read_unlock();
7939 }
7940
7941 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7942 {
7943         struct sched_domain *sd;
7944         int cpu = smp_processor_id();
7945
7946         rcu_read_lock();
7947         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7948
7949         if (!sd || sd->nohz_idle)
7950                 goto unlock;
7951         sd->nohz_idle = 1;
7952
7953         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7954 unlock:
7955         rcu_read_unlock();
7956 }
7957
7958 /*
7959  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7960  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7961  */
7962 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7963 {
7964         /*
7965          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7966          */
7967         if (!cpu_active(cpu))
7968                 return;
7969
7970         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7971                 return;
7972
7973         /*
7974          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7975          */
7976         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7977                 return;
7978
7979         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7980         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7981         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7982 }
7983 #endif
7984
7985 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7986
7987 /*
7988  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7989  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7990  */
7991 void update_max_interval(void)
7992 {
7993         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7994 }
7995
7996 /*
7997  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7998  * and initiates a balancing operation if so.
7999  *
8000  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8001  */
8002 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8003 {
8004         int continue_balancing = 1;
8005         int cpu = rq->cpu;
8006         unsigned long interval;
8007         struct sched_domain *sd;
8008         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8009         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8010         int update_next_balance = 0;
8011         int need_serialize, need_decay = 0;
8012         u64 max_cost = 0;
8013
8014         update_blocked_averages(cpu);
8015
8016         rcu_read_lock();
8017         for_each_domain(cpu, sd) {
8018                 /*
8019                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8020                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8021                  */
8022                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8023                         sd->max_newidle_lb_cost =
8024                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8025                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8026                         need_decay = 1;
8027                 }
8028                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8029
8030                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8031                         continue;
8032
8033                 /*
8034                  * Stop the load balance at this level. There is another
8035                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8036                  * actively.
8037                  */
8038                 if (!continue_balancing) {
8039                         if (need_decay)
8040                                 continue;
8041                         break;
8042                 }
8043
8044                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8045
8046                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8047                 if (need_serialize) {
8048                         if (!spin_trylock(&balancing))
8049                                 goto out;
8050                 }
8051
8052                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8053                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8054                                 /*
8055                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8056                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8057                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8058                                  */
8059                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8060                         }
8061                         sd->last_balance = jiffies;
8062                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8063                 }
8064                 if (need_serialize)
8065                         spin_unlock(&balancing);
8066 out:
8067                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8068                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8069                         update_next_balance = 1;
8070                 }
8071         }
8072         if (need_decay) {
8073                 /*
8074                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8075                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8076                  */
8077                 rq->max_idle_balance_cost =
8078                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8079         }
8080         rcu_read_unlock();
8081
8082         /*
8083          * next_balance will be updated only when there is a need.
8084          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8085          * updated.
8086          */
8087         if (likely(update_next_balance)) {
8088                 rq->next_balance = next_balance;
8089
8090 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8091                 /*
8092                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8093                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8094                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8095                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8096                  * balance for itself and we need to update the
8097                  * nohz.next_balance accordingly.
8098                  */
8099                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8100                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8101 #endif
8102         }
8103 }
8104
8105 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8106 /*
8107  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8108  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8109  */
8110 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8111 {
8112         int this_cpu = this_rq->cpu;
8113         struct rq *rq;
8114         int balance_cpu;
8115         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8116         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8117         int update_next_balance = 0;
8118
8119         if (idle != CPU_IDLE ||
8120             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8121                 goto end;
8122
8123         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8124                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8125                         continue;
8126
8127                 /*
8128                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8129                  * work being done for other cpus. Next load
8130                  * balancing owner will pick it up.
8131                  */
8132                 if (need_resched())
8133                         break;
8134
8135                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8136
8137                 /*
8138                  * If time for next balance is due,
8139                  * do the balance.
8140                  */
8141                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8142                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8143                         update_rq_clock(rq);
8144                         cpu_load_update_idle(rq);
8145                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8146                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8147                 }
8148
8149                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8150                         next_balance = rq->next_balance;
8151                         update_next_balance = 1;
8152                 }
8153         }
8154
8155         /*
8156          * next_balance will be updated only when there is a need.
8157          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8158          * updated.
8159          */
8160         if (likely(update_next_balance))
8161                 nohz.next_balance = next_balance;
8162 end:
8163         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8164 }
8165
8166 /*
8167  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8168  * of an idle cpu in the system.
8169  *   - This rq has more than one task.
8170  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8171  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8172  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8173  *     multiple busy cpu.
8174  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8175  *     domain span are idle.
8176  */
8177 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8178 {
8179         unsigned long now = jiffies;
8180         struct sched_domain *sd;
8181         struct sched_group_capacity *sgc;
8182         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8183         bool kick = false;
8184
8185         if (unlikely(rq->idle_balance))
8186                 return false;
8187
8188        /*
8189         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8190         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8191         */
8192         set_cpu_sd_state_busy();
8193         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8194
8195         /*
8196          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8197          * balancing.
8198          */
8199         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8200                 return false;
8201
8202         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8203                 return false;
8204
8205         if (rq->nr_running >= 2)
8206                 return true;
8207
8208         rcu_read_lock();
8209         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8210         if (sd) {
8211                 sgc = sd->groups->sgc;
8212                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8213
8214                 if (nr_busy > 1) {
8215                         kick = true;
8216                         goto unlock;
8217                 }
8218
8219         }
8220
8221         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8222         if (sd) {
8223                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8224                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8225                         kick = true;
8226                         goto unlock;
8227                 }
8228         }
8229
8230         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8231         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8232                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8233                 kick = true;
8234                 goto unlock;
8235         }
8236
8237 unlock:
8238         rcu_read_unlock();
8239         return kick;
8240 }
8241 #else
8242 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8243 #endif
8244
8245 /*
8246  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8247  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8248  */
8249 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8250 {
8251         struct rq *this_rq = this_rq();
8252         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8253                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8254
8255         /*
8256          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8257          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8258          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8259          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8260          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8261          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8262          */
8263         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8264         rebalance_domains(this_rq, idle);
8265 }
8266
8267 /*
8268  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8269  */
8270 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8271 {
8272         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8273         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8274                 return;
8275
8276         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8277                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8278 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8279         if (nohz_kick_needed(rq))
8280                 nohz_balancer_kick();
8281 #endif
8282 }
8283
8284 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8285 {
8286         update_sysctl();
8287
8288         update_runtime_enabled(rq);
8289 }
8290
8291 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8292 {
8293         update_sysctl();
8294
8295         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8296         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8297 }
8298
8299 #endif /* CONFIG_SMP */
8300
8301 /*
8302  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8303  */
8304 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8305 {
8306         struct cfs_rq *cfs_rq;
8307         struct sched_entity *se = &curr->se;
8308
8309         for_each_sched_entity(se) {
8310                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8311                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8312         }
8313
8314         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8315                 task_tick_numa(rq, curr);
8316 }
8317
8318 /*
8319  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8320  *  - child not yet on the tasklist
8321  *  - preemption disabled
8322  */
8323 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8324 {
8325         struct cfs_rq *cfs_rq;
8326         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8327         struct rq *rq = this_rq();
8328
8329         raw_spin_lock(&rq->lock);
8330         update_rq_clock(rq);
8331
8332         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8333         curr = cfs_rq->curr;
8334         if (curr) {
8335                 update_curr(cfs_rq);
8336                 se->vruntime = curr->vruntime;
8337         }
8338         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8339
8340         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8341                 /*
8342                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8343                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8344                  */
8345                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8346                 resched_curr(rq);
8347         }
8348
8349         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8350         raw_spin_unlock(&rq->lock);
8351 }
8352
8353 /*
8354  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8355  * the current task.
8356  */
8357 static void
8358 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8359 {
8360         if (!task_on_rq_queued(p))
8361                 return;
8362
8363         /*
8364          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8365          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8366          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8367          */
8368         if (rq->curr == p) {
8369                 if (p->prio > oldprio)
8370                         resched_curr(rq);
8371         } else
8372                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8373 }
8374
8375 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8376 {
8377         struct sched_entity *se = &p->se;
8378
8379         /*
8380          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8381          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8382          * vruntime.
8383          */
8384         if (p->on_rq)
8385                 return true;
8386
8387         /*
8388          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8389          * But there are some cases where it has already been normalized:
8390          *
8391          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8392          *   wake_up_new_task().
8393          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8394          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8395          */
8396         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8397                 return true;
8398
8399         return false;
8400 }
8401
8402 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8403 {
8404         struct sched_entity *se = &p->se;
8405         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8406         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8407
8408         if (!vruntime_normalized(p)) {
8409                 /*
8410                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8411                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8412                  */
8413                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8414                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8415         }
8416
8417         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8418         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8419         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8420 }
8421
8422 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8423 {
8424         struct sched_entity *se = &p->se;
8425         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8426         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8427
8428 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8429         /*
8430          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8431          * class maintain depth value), reset depth properly.
8432          */
8433         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8434 #endif
8435
8436         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8437         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8438         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8439
8440         if (!vruntime_normalized(p))
8441                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8442 }
8443
8444 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8445 {
8446         detach_task_cfs_rq(p);
8447 }
8448
8449 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8450 {
8451         attach_task_cfs_rq(p);
8452
8453         if (task_on_rq_queued(p)) {
8454                 /*
8455                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8456                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8457                  * if we can still preempt the current task.
8458                  */
8459                 if (rq->curr == p)
8460                         resched_curr(rq);
8461                 else
8462                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8463         }
8464 }
8465
8466 /* Account for a task changing its policy or group.
8467  *
8468  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8469  * migrates between groups/classes.
8470  */
8471 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8472 {
8473         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8474
8475         for_each_sched_entity(se) {
8476                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8477
8478                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8479                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8480                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8481         }
8482 }
8483
8484 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8485 {
8486         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8487         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8488 #ifndef CONFIG_64BIT
8489         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8490 #endif
8491 #ifdef CONFIG_SMP
8492         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8493         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8494 #endif
8495 }
8496
8497 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8498 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
8499 {
8500         struct sched_entity *se = &p->se;
8501
8502         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8503         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8504 }
8505
8506 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8507 {
8508         detach_task_cfs_rq(p);
8509         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8510
8511 #ifdef CONFIG_SMP
8512         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8513         p->se.avg.last_update_time = 0;
8514 #endif
8515         attach_task_cfs_rq(p);
8516 }
8517
8518 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
8519 {
8520         switch (type) {
8521         case TASK_SET_GROUP:
8522                 task_set_group_fair(p);
8523                 break;
8524
8525         case TASK_MOVE_GROUP:
8526                 task_move_group_fair(p);
8527                 break;
8528         }
8529 }
8530
8531 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8532 {
8533         int i;
8534
8535         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8536
8537         for_each_possible_cpu(i) {
8538                 if (tg->cfs_rq)
8539                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8540                 if (tg->se)
8541                         kfree(tg->se[i]);
8542         }
8543
8544         kfree(tg->cfs_rq);
8545         kfree(tg->se);
8546 }
8547
8548 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8549 {
8550         struct sched_entity *se;
8551         struct cfs_rq *cfs_rq;
8552         struct rq *rq;
8553         int i;
8554
8555         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8556         if (!tg->cfs_rq)
8557                 goto err;
8558         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8559         if (!tg->se)
8560                 goto err;
8561
8562         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8563
8564         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8565
8566         for_each_possible_cpu(i) {
8567                 rq = cpu_rq(i);
8568
8569                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8570                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8571                 if (!cfs_rq)
8572                         goto err;
8573
8574                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8575                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8576                 if (!se)
8577                         goto err_free_rq;
8578
8579                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8580                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8581                 init_entity_runnable_average(se);
8582
8583                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8584                 post_init_entity_util_avg(se);
8585                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8586         }
8587
8588         return 1;
8589
8590 err_free_rq:
8591         kfree(cfs_rq);
8592 err:
8593         return 0;
8594 }
8595
8596 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8597 {
8598         unsigned long flags;
8599         struct rq *rq;
8600         int cpu;
8601
8602         for_each_possible_cpu(cpu) {
8603                 if (tg->se[cpu])
8604                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8605
8606                 /*
8607                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8608                  * check on_list without danger of it being re-added.
8609                  */
8610                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8611                         continue;
8612
8613                 rq = cpu_rq(cpu);
8614
8615                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8616                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8617                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8618         }
8619 }
8620
8621 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8622                         struct sched_entity *se, int cpu,
8623                         struct sched_entity *parent)
8624 {
8625         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8626
8627         cfs_rq->tg = tg;
8628         cfs_rq->rq = rq;
8629         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8630
8631         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8632         tg->se[cpu] = se;
8633
8634         /* se could be NULL for root_task_group */
8635         if (!se)
8636                 return;
8637
8638         if (!parent) {
8639                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8640                 se->depth = 0;
8641         } else {
8642                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8643                 se->depth = parent->depth + 1;
8644         }
8645
8646         se->my_q = cfs_rq;
8647         /* guarantee group entities always have weight */
8648         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8649         se->parent = parent;
8650 }
8651
8652 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8653
8654 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8655 {
8656         int i;
8657         unsigned long flags;
8658
8659         /*
8660          * We can't change the weight of the root cgroup.
8661          */
8662         if (!tg->se[0])
8663                 return -EINVAL;
8664
8665         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8666
8667         mutex_lock(&shares_mutex);
8668         if (tg->shares == shares)
8669                 goto done;
8670
8671         tg->shares = shares;
8672         for_each_possible_cpu(i) {
8673                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8674                 struct sched_entity *se;
8675
8676                 se = tg->se[i];
8677                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8678                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8679
8680                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8681                 update_rq_clock(rq);
8682                 for_each_sched_entity(se)
8683                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8684                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8685         }
8686
8687 done:
8688         mutex_unlock(&shares_mutex);
8689         return 0;
8690 }
8691 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8692
8693 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8694
8695 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8696 {
8697         return 1;
8698 }
8699
8700 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8701
8702 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8703
8704
8705 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8706 {
8707         struct sched_entity *se = &task->se;
8708         unsigned int rr_interval = 0;
8709
8710         /*
8711          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8712          * idle runqueue:
8713          */
8714         if (rq->cfs.load.weight)
8715                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8716
8717         return rr_interval;
8718 }
8719
8720 /*
8721  * All the scheduling class methods:
8722  */
8723 const struct sched_class fair_sched_class = {
8724         .next                   = &idle_sched_class,
8725         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8726         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8727         .yield_task             = yield_task_fair,
8728         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8729
8730         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8731
8732         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8733         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8734
8735 #ifdef CONFIG_SMP
8736         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8737         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8738
8739         .rq_online              = rq_online_fair,
8740         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8741
8742         .task_dead              = task_dead_fair,
8743         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8744 #endif
8745
8746         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8747         .task_tick              = task_tick_fair,
8748         .task_fork              = task_fork_fair,
8749
8750         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8751         .switched_from          = switched_from_fair,
8752         .switched_to            = switched_to_fair,
8753
8754         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8755
8756         .update_curr            = update_curr_fair,
8757
8758 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8759         .task_change_group      = task_change_group_fair,
8760 #endif
8761 };
8762
8763 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8764 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8765 {
8766         struct cfs_rq *cfs_rq;
8767
8768         rcu_read_lock();
8769         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8770                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8771         rcu_read_unlock();
8772 }
8773
8774 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8775 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8776 {
8777         int node;
8778         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8779
8780         for_each_online_node(node) {
8781                 if (p->numa_faults) {
8782                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8783                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8784                 }
8785                 if (p->numa_group) {
8786                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8787                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8788                 }
8789                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8790         }
8791 }
8792 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8793 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8794
8795 __init void init_sched_fair_class(void)
8796 {
8797 #ifdef CONFIG_SMP
8798         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8799
8800 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8801         nohz.next_balance = jiffies;
8802         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8803 #endif
8804 #endif /* SMP */
8805
8806 }