64f26bc436eb10cb4107073e56d6f0f58c5e4504
[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 /*
694  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
695  * based on the cfs_rq's current util_avg:
696  *
697  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
698  *
699  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
700  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
701  * as when the series is a harmonic series.
702  *
703  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
704  * only 1/2 of the left utilization budget:
705  *
706  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
707  *
708  * where n denotes the nth task.
709  *
710  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
711  *
712  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
713  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
714  *
715  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
716  * if util_avg > util_avg_cap.
717  */
718 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
719 {
720         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
721         struct sched_avg *sa = &se->avg;
722         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
723
724         if (cap > 0) {
725                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
726                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
727                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
728
729                         if (sa->util_avg > cap)
730                                 sa->util_avg = cap;
731                 } else {
732                         sa->util_avg = cap;
733                 }
734                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
735         }
736 }
737
738 #else
739 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
740 {
741 }
742 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
743 {
744 }
745 #endif
746
747 /*
748  * Update the current task's runtime statistics.
749  */
750 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
751 {
752         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
753         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
754         u64 delta_exec;
755
756         if (unlikely(!curr))
757                 return;
758
759         delta_exec = now - curr->exec_start;
760         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
761                 return;
762
763         curr->exec_start = now;
764
765         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
766                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
767
768         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
769         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
770
771         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
772         update_min_vruntime(cfs_rq);
773
774         if (entity_is_task(curr)) {
775                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
776
777                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
778                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
779                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
780         }
781
782         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
783 }
784
785 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
786 {
787         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
788 }
789
790 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
791 static inline void
792 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
793 {
794         u64 wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
795
796         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
797             likely(wait_start > se->statistics.wait_start))
798                 wait_start -= se->statistics.wait_start;
799
800         se->statistics.wait_start = wait_start;
801 }
802
803 static void
804 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
805 {
806         struct task_struct *p;
807         u64 delta;
808
809         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start;
810
811         if (entity_is_task(se)) {
812                 p = task_of(se);
813                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
814                         /*
815                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
816                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
817                          * prior to migration.
818                          */
819                         se->statistics.wait_start = delta;
820                         return;
821                 }
822                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
823         }
824
825         se->statistics.wait_max = max(se->statistics.wait_max, delta);
826         se->statistics.wait_count++;
827         se->statistics.wait_sum += delta;
828         se->statistics.wait_start = 0;
829 }
830
831 /*
832  * Task is being enqueued - update stats:
833  */
834 static inline void
835 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
836 {
837         /*
838          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
839          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
840          */
841         if (se != cfs_rq->curr)
842                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
843 }
844
845 static inline void
846 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
847 {
848         /*
849          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
850          * waiting task:
851          */
852         if (se != cfs_rq->curr)
853                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
854
855         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
856                 if (entity_is_task(se)) {
857                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
858
859                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
860                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
861                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
862                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
863                 }
864         }
865
866 }
867 #else
868 static inline void
869 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
870 {
871 }
872
873 static inline void
874 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
875 {
876 }
877
878 static inline void
879 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
880 {
881 }
882
883 static inline void
884 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
885 {
886 }
887 #endif
888
889 /*
890  * We are picking a new current task - update its stats:
891  */
892 static inline void
893 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
894 {
895         /*
896          * We are starting a new run period:
897          */
898         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
899 }
900
901 /**************************************************
902  * Scheduling class queueing methods:
903  */
904
905 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
906 /*
907  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
908  * calculated based on the tasks virtual memory size and
909  * numa_balancing_scan_size.
910  */
911 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
912 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
913
914 /* Portion of address space to scan in MB */
915 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
916
917 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
918 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
919
920 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
921 {
922         unsigned long rss = 0;
923         unsigned long nr_scan_pages;
924
925         /*
926          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
927          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
928          * on resident pages
929          */
930         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
931         rss = get_mm_rss(p->mm);
932         if (!rss)
933                 rss = nr_scan_pages;
934
935         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
936         return rss / nr_scan_pages;
937 }
938
939 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
940 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
941
942 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
943 {
944         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
945         unsigned int scan, floor;
946         unsigned int windows = 1;
947
948         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
949                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
950         floor = 1000 / windows;
951
952         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
953         return max_t(unsigned int, floor, scan);
954 }
955
956 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
957 {
958         unsigned int smin = task_scan_min(p);
959         unsigned int smax;
960
961         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
962         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
963         return max(smin, smax);
964 }
965
966 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
967 {
968         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
969         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
970 }
971
972 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
973 {
974         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
975         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
976 }
977
978 struct numa_group {
979         atomic_t refcount;
980
981         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
982         int nr_tasks;
983         pid_t gid;
984         int active_nodes;
985
986         struct rcu_head rcu;
987         unsigned long total_faults;
988         unsigned long max_faults_cpu;
989         /*
990          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
991          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
992          * more by CPU use than by memory faults.
993          */
994         unsigned long *faults_cpu;
995         unsigned long faults[0];
996 };
997
998 /* Shared or private faults. */
999 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1000
1001 /* Memory and CPU locality */
1002 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1003
1004 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1005 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1006
1007 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1008 {
1009         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1010 }
1011
1012 /*
1013  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1014  * occupy the first half of the array. The second half of the
1015  * array is for current counters, which are averaged into the
1016  * first set by task_numa_placement.
1017  */
1018 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1019 {
1020         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1021 }
1022
1023 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1024 {
1025         if (!p->numa_faults)
1026                 return 0;
1027
1028         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1029                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1030 }
1031
1032 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1033 {
1034         if (!p->numa_group)
1035                 return 0;
1036
1037         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1038                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1039 }
1040
1041 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1042 {
1043         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1044                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1045 }
1046
1047 /*
1048  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1049  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1050  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1051  */
1052 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1053
1054 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1055 {
1056         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1057 }
1058
1059 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1060 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1061                                         int maxdist, bool task)
1062 {
1063         unsigned long score = 0;
1064         int node;
1065
1066         /*
1067          * All nodes are directly connected, and the same distance
1068          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1069          */
1070         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1071                 return 0;
1072
1073         /*
1074          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1075          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1076          */
1077         for_each_online_node(node) {
1078                 unsigned long faults;
1079                 int dist = node_distance(nid, node);
1080
1081                 /*
1082                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1083                  * for placement; nid was already counted.
1084                  */
1085                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1086                         continue;
1087
1088                 /*
1089                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1090                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1091                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1092                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1093                  * of each group. Skip other nodes.
1094                  */
1095                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1096                                         dist > maxdist)
1097                         continue;
1098
1099                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1100                 if (task)
1101                         faults = task_faults(p, node);
1102                 else
1103                         faults = group_faults(p, node);
1104
1105                 /*
1106                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1107                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1108                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1109                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1110                  * The further away a node is, the less the faults count.
1111                  * This seems to result in good task placement.
1112                  */
1113                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1114                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1115                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1116                 }
1117
1118                 score += faults;
1119         }
1120
1121         return score;
1122 }
1123
1124 /*
1125  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1126  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1127  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1128  * evenly spread out between numa nodes.
1129  */
1130 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1131                                         int dist)
1132 {
1133         unsigned long faults, total_faults;
1134
1135         if (!p->numa_faults)
1136                 return 0;
1137
1138         total_faults = p->total_numa_faults;
1139
1140         if (!total_faults)
1141                 return 0;
1142
1143         faults = task_faults(p, nid);
1144         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1145
1146         return 1000 * faults / total_faults;
1147 }
1148
1149 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1150                                          int dist)
1151 {
1152         unsigned long faults, total_faults;
1153
1154         if (!p->numa_group)
1155                 return 0;
1156
1157         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1158
1159         if (!total_faults)
1160                 return 0;
1161
1162         faults = group_faults(p, nid);
1163         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1164
1165         return 1000 * faults / total_faults;
1166 }
1167
1168 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1169                                 int src_nid, int dst_cpu)
1170 {
1171         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1172         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1173         int last_cpupid, this_cpupid;
1174
1175         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1176
1177         /*
1178          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1179          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1180          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1181          *
1182          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1183          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1184          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1185          *
1186          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1187          * same result twice in a row, given these samples are fully
1188          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1189          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1190          *
1191          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1192          * act on an unlikely task<->page relation.
1193          */
1194         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1195         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1196                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1197                 return false;
1198
1199         /* Always allow migrate on private faults */
1200         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1201                 return true;
1202
1203         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1204         if (!ng)
1205                 return true;
1206
1207         /*
1208          * Destination node is much more heavily used than the source
1209          * node? Allow migration.
1210          */
1211         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1212                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1213                 return true;
1214
1215         /*
1216          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1217          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1218          *
1219          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1220          * --------------- * - > ---------------
1221          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1222          */
1223         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1224                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1225 }
1226
1227 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1228 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1229 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1230 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1231 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1232
1233 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1234 struct numa_stats {
1235         unsigned long nr_running;
1236         unsigned long load;
1237
1238         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1239         unsigned long compute_capacity;
1240
1241         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1242         unsigned long task_capacity;
1243         int has_free_capacity;
1244 };
1245
1246 /*
1247  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1248  */
1249 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1250 {
1251         int smt, cpu, cpus = 0;
1252         unsigned long capacity;
1253
1254         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1255         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1256                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1257
1258                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1259                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1260                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1261
1262                 cpus++;
1263         }
1264
1265         /*
1266          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1267          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1268          * not find this node attractive.
1269          *
1270          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1271          * imbalance and bail there.
1272          */
1273         if (!cpus)
1274                 return;
1275
1276         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1277         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1278         capacity = cpus / smt; /* cores */
1279
1280         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1281                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1282         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1283 }
1284
1285 struct task_numa_env {
1286         struct task_struct *p;
1287
1288         int src_cpu, src_nid;
1289         int dst_cpu, dst_nid;
1290
1291         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1292
1293         int imbalance_pct;
1294         int dist;
1295
1296         struct task_struct *best_task;
1297         long best_imp;
1298         int best_cpu;
1299 };
1300
1301 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1302                              struct task_struct *p, long imp)
1303 {
1304         if (env->best_task)
1305                 put_task_struct(env->best_task);
1306         if (p)
1307                 get_task_struct(p);
1308
1309         env->best_task = p;
1310         env->best_imp = imp;
1311         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1312 }
1313
1314 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1315                                 struct task_numa_env *env)
1316 {
1317         long imb, old_imb;
1318         long orig_src_load, orig_dst_load;
1319         long src_capacity, dst_capacity;
1320
1321         /*
1322          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1323          *
1324          * src_load        dst_load
1325          * ------------ vs ---------
1326          * src_capacity    dst_capacity
1327          */
1328         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1329         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1330
1331         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1332         if (dst_load < src_load)
1333                 swap(dst_load, src_load);
1334
1335         /* Is the difference below the threshold? */
1336         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1337               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1338         if (imb <= 0)
1339                 return false;
1340
1341         /*
1342          * The imbalance is above the allowed threshold.
1343          * Compare it with the old imbalance.
1344          */
1345         orig_src_load = env->src_stats.load;
1346         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1347
1348         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1349                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1350
1351         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1352                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1353
1354         /* Would this change make things worse? */
1355         return (imb > old_imb);
1356 }
1357
1358 /*
1359  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1360  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1361  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1362  * be exchanged with the source task
1363  */
1364 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1365                               long taskimp, long groupimp)
1366 {
1367         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1368         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1369         struct task_struct *cur;
1370         long src_load, dst_load;
1371         long load;
1372         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1373         long moveimp = imp;
1374         int dist = env->dist;
1375
1376         rcu_read_lock();
1377         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1378         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1379                 cur = NULL;
1380
1381         /*
1382          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1383          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1384          */
1385         if (cur == env->p)
1386                 goto unlock;
1387
1388         /*
1389          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1390          * source and destination node. Calculate the total differential for
1391          * the source task and potential destination task. The more negative
1392          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1393          * be incurred if the tasks were swapped.
1394          */
1395         if (cur) {
1396                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1397                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1398                         goto unlock;
1399
1400                 /*
1401                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1402                  * in any group then look only at task weights.
1403                  */
1404                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1405                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1406                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1407                         /*
1408                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1409                          * tasks within a group over tiny differences.
1410                          */
1411                         if (cur->numa_group)
1412                                 imp -= imp/16;
1413                 } else {
1414                         /*
1415                          * Compare the group weights. If a task is all by
1416                          * itself (not part of a group), use the task weight
1417                          * instead.
1418                          */
1419                         if (cur->numa_group)
1420                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1421                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1422                         else
1423                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1424                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1425                 }
1426         }
1427
1428         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1429                 goto unlock;
1430
1431         if (!cur) {
1432                 /* Is there capacity at our destination? */
1433                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1434                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1435                         goto unlock;
1436
1437                 goto balance;
1438         }
1439
1440         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1441         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1442                         dst_rq->nr_running == 1)
1443                 goto assign;
1444
1445         /*
1446          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1447          */
1448 balance:
1449         load = task_h_load(env->p);
1450         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1451         src_load = env->src_stats.load - load;
1452
1453         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1454                 /*
1455                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1456                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1457                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1458                  * so an actually idle CPU will win.
1459                  */
1460                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1461                         imp = moveimp - 1;
1462                         cur = NULL;
1463                         goto assign;
1464                 }
1465         }
1466
1467         if (imp <= env->best_imp)
1468                 goto unlock;
1469
1470         if (cur) {
1471                 load = task_h_load(cur);
1472                 dst_load -= load;
1473                 src_load += load;
1474         }
1475
1476         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1477                 goto unlock;
1478
1479         /*
1480          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1481          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1482          */
1483         if (!cur)
1484                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1485
1486 assign:
1487         task_numa_assign(env, cur, imp);
1488 unlock:
1489         rcu_read_unlock();
1490 }
1491
1492 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1493                                 long taskimp, long groupimp)
1494 {
1495         int cpu;
1496
1497         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1498                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1499                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1500                         continue;
1501
1502                 env->dst_cpu = cpu;
1503                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1504         }
1505 }
1506
1507 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1508 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1509 {
1510         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1511         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1512
1513         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1514                 return false;
1515
1516         /*
1517          * Only consider a task move if the source has a higher load
1518          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1519          *
1520          *      src->load                dst->load
1521          * --------------------- vs ---------------------
1522          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1523          */
1524         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1525
1526             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1527                 return true;
1528
1529         return false;
1530 }
1531
1532 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1533 {
1534         struct task_numa_env env = {
1535                 .p = p,
1536
1537                 .src_cpu = task_cpu(p),
1538                 .src_nid = task_node(p),
1539
1540                 .imbalance_pct = 112,
1541
1542                 .best_task = NULL,
1543                 .best_imp = 0,
1544                 .best_cpu = -1,
1545         };
1546         struct sched_domain *sd;
1547         unsigned long taskweight, groupweight;
1548         int nid, ret, dist;
1549         long taskimp, groupimp;
1550
1551         /*
1552          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1553          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1554          *
1555          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1556          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1557          * to satisfy here.
1558          */
1559         rcu_read_lock();
1560         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1561         if (sd)
1562                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1563         rcu_read_unlock();
1564
1565         /*
1566          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1567          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1568          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1569          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1570          */
1571         if (unlikely(!sd)) {
1572                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1573                 return -EINVAL;
1574         }
1575
1576         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1577         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1578         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1579         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1580         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1581         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1582         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1583         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1584
1585         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1586         if (numa_has_capacity(&env))
1587                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1588
1589         /*
1590          * Look at other nodes in these cases:
1591          * - there is no space available on the preferred_nid
1592          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1593          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1594          *   we need to check other locations.
1595          */
1596         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1597                 for_each_online_node(nid) {
1598                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1599                                 continue;
1600
1601                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1602                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1603                                                 dist != env.dist) {
1604                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1605                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1606                         }
1607
1608                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1609                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1610                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1611                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1612                                 continue;
1613
1614                         env.dist = dist;
1615                         env.dst_nid = nid;
1616                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1617                         if (numa_has_capacity(&env))
1618                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1619                 }
1620         }
1621
1622         /*
1623          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1624          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1625          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1626          * settle down.
1627          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1628          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1629          */
1630         if (p->numa_group) {
1631                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1632
1633                 if (env.best_cpu == -1)
1634                         nid = env.src_nid;
1635                 else
1636                         nid = env.dst_nid;
1637
1638                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1639                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1640         }
1641
1642         /* No better CPU than the current one was found. */
1643         if (env.best_cpu == -1)
1644                 return -EAGAIN;
1645
1646         /*
1647          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1648          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1649          */
1650         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1651
1652         if (env.best_task == NULL) {
1653                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1654                 if (ret != 0)
1655                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1656                 return ret;
1657         }
1658
1659         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1660         if (ret != 0)
1661                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1662         put_task_struct(env.best_task);
1663         return ret;
1664 }
1665
1666 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1667 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1668 {
1669         unsigned long interval = HZ;
1670
1671         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1672         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1673                 return;
1674
1675         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1676         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1677         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1678
1679         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1680         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1681                 return;
1682
1683         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1684         task_numa_migrate(p);
1685 }
1686
1687 /*
1688  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1689  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1690  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1691  * located.
1692  */
1693 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1694 {
1695         unsigned long faults, max_faults = 0;
1696         int nid, active_nodes = 0;
1697
1698         for_each_online_node(nid) {
1699                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1700                 if (faults > max_faults)
1701                         max_faults = faults;
1702         }
1703
1704         for_each_online_node(nid) {
1705                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1706                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1707                         active_nodes++;
1708         }
1709
1710         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1711         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1712 }
1713
1714 /*
1715  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1716  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1717  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1718  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1719  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1720  */
1721 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1722 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1723
1724 /*
1725  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1726  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1727  * the page accesses are shared with other processes.
1728  * Otherwise, decrease the scan period.
1729  */
1730 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1731                         unsigned long shared, unsigned long private)
1732 {
1733         unsigned int period_slot;
1734         int ratio;
1735         int diff;
1736
1737         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1738         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1739
1740         /*
1741          * If there were no record hinting faults then either the task is
1742          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1743          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1744          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1745          * node is overloaded. In either case, scan slower
1746          */
1747         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1748                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1749                         p->numa_scan_period << 1);
1750
1751                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1752                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1753
1754                 return;
1755         }
1756
1757         /*
1758          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1759          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1760          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1761          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1762          */
1763         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1764         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1765         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1766                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1767                 if (!slot)
1768                         slot = 1;
1769                 diff = slot * period_slot;
1770         } else {
1771                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1772
1773                 /*
1774                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1775                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1776                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1777                  * speaking the intent is that there is little point
1778                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1779                  * simply bounce migrations uselessly
1780                  */
1781                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1782                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1783         }
1784
1785         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1786                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1787         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1788 }
1789
1790 /*
1791  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1792  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1793  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1794  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1795  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1796  */
1797 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1798 {
1799         u64 runtime, delta, now;
1800         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1801         now = p->se.exec_start;
1802         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1803
1804         if (p->last_task_numa_placement) {
1805                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1806                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1807         } else {
1808                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1809                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1810         }
1811
1812         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1813         p->last_task_numa_placement = now;
1814
1815         return delta;
1816 }
1817
1818 /*
1819  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1820  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1821  * otherwise workloads might not converge.
1822  */
1823 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1824 {
1825         nodemask_t nodes;
1826         int dist;
1827
1828         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1829         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1830                 return nid;
1831
1832         /*
1833          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1834          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1835          * both the node itself, and on nearby nodes.
1836          */
1837         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1838                 unsigned long score, max_score = 0;
1839                 int node, max_node = nid;
1840
1841                 dist = sched_max_numa_distance;
1842
1843                 for_each_online_node(node) {
1844                         score = group_weight(p, node, dist);
1845                         if (score > max_score) {
1846                                 max_score = score;
1847                                 max_node = node;
1848                         }
1849                 }
1850                 return max_node;
1851         }
1852
1853         /*
1854          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1855          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1856          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1857          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1858          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1859          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1860          * keep the complexity of the search down.
1861          */
1862         nodes = node_online_map;
1863         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1864                 unsigned long max_faults = 0;
1865                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1866                 int a, b;
1867
1868                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1869                 if (!find_numa_distance(dist))
1870                         continue;
1871
1872                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1873                         unsigned long faults = 0;
1874                         nodemask_t this_group;
1875                         nodes_clear(this_group);
1876
1877                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1878                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1879                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1880                                         faults += group_faults(p, b);
1881                                         node_set(b, this_group);
1882                                         node_clear(b, nodes);
1883                                 }
1884                         }
1885
1886                         /* Remember the top group. */
1887                         if (faults > max_faults) {
1888                                 max_faults = faults;
1889                                 max_group = this_group;
1890                                 /*
1891                                  * subtle: at the smallest distance there is
1892                                  * just one node left in each "group", the
1893                                  * winner is the preferred nid.
1894                                  */
1895                                 nid = a;
1896                         }
1897                 }
1898                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1899                 if (!max_faults)
1900                         break;
1901                 nodes = max_group;
1902         }
1903         return nid;
1904 }
1905
1906 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1907 {
1908         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1909         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1910         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1911         unsigned long total_faults;
1912         u64 runtime, period;
1913         spinlock_t *group_lock = NULL;
1914
1915         /*
1916          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1917          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1918          * that the field is read in a single access:
1919          */
1920         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1921         if (p->numa_scan_seq == seq)
1922                 return;
1923         p->numa_scan_seq = seq;
1924         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1925
1926         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1927                        p->numa_faults_locality[1];
1928         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1929
1930         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1931         if (p->numa_group) {
1932                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1933                 spin_lock_irq(group_lock);
1934         }
1935
1936         /* Find the node with the highest number of faults */
1937         for_each_online_node(nid) {
1938                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1939                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1940                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1941                 int priv;
1942
1943                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1944                         long diff, f_diff, f_weight;
1945
1946                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1947                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1948                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1949                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1950
1951                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1952                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1953                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1954                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1955
1956                         /*
1957                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1958                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1959                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1960                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1961                          * faults are less important.
1962                          */
1963                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1964                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1965                                    (total_faults + 1);
1966                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1967                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1968
1969                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1970                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1971                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1972                         p->total_numa_faults += diff;
1973                         if (p->numa_group) {
1974                                 /*
1975                                  * safe because we can only change our own group
1976                                  *
1977                                  * mem_idx represents the offset for a given
1978                                  * nid and priv in a specific region because it
1979                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1980                                  */
1981                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1982                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1983                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1984                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1985                         }
1986                 }
1987
1988                 if (faults > max_faults) {
1989                         max_faults = faults;
1990                         max_nid = nid;
1991                 }
1992
1993                 if (group_faults > max_group_faults) {
1994                         max_group_faults = group_faults;
1995                         max_group_nid = nid;
1996                 }
1997         }
1998
1999         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2000
2001         if (p->numa_group) {
2002                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2003                 spin_unlock_irq(group_lock);
2004                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2005         }
2006
2007         if (max_faults) {
2008                 /* Set the new preferred node */
2009                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2010                         sched_setnuma(p, max_nid);
2011
2012                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2013                         numa_migrate_preferred(p);
2014         }
2015 }
2016
2017 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2018 {
2019         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2020 }
2021
2022 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2023 {
2024         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2025                 kfree_rcu(grp, rcu);
2026 }
2027
2028 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2029                         int *priv)
2030 {
2031         struct numa_group *grp, *my_grp;
2032         struct task_struct *tsk;
2033         bool join = false;
2034         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2035         int i;
2036
2037         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2038                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2039                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2040
2041                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2042                 if (!grp)
2043                         return;
2044
2045                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2046                 grp->active_nodes = 1;
2047                 grp->max_faults_cpu = 0;
2048                 spin_lock_init(&grp->lock);
2049                 grp->gid = p->pid;
2050                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2051                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2052                                                 nr_node_ids;
2053
2054                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2055                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2056
2057                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2058
2059                 grp->nr_tasks++;
2060                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2061         }
2062
2063         rcu_read_lock();
2064         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2065
2066         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2067                 goto no_join;
2068
2069         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2070         if (!grp)
2071                 goto no_join;
2072
2073         my_grp = p->numa_group;
2074         if (grp == my_grp)
2075                 goto no_join;
2076
2077         /*
2078          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2079          * the other task will join us.
2080          */
2081         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2082                 goto no_join;
2083
2084         /*
2085          * Tie-break on the grp address.
2086          */
2087         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2088                 goto no_join;
2089
2090         /* Always join threads in the same process. */
2091         if (tsk->mm == current->mm)
2092                 join = true;
2093
2094         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2095         if (flags & TNF_SHARED)
2096                 join = true;
2097
2098         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2099         *priv = !join;
2100
2101         if (join && !get_numa_group(grp))
2102                 goto no_join;
2103
2104         rcu_read_unlock();
2105
2106         if (!join)
2107                 return;
2108
2109         BUG_ON(irqs_disabled());
2110         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2111
2112         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2113                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2114                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2115         }
2116         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2117         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2118
2119         my_grp->nr_tasks--;
2120         grp->nr_tasks++;
2121
2122         spin_unlock(&my_grp->lock);
2123         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2124
2125         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2126
2127         put_numa_group(my_grp);
2128         return;
2129
2130 no_join:
2131         rcu_read_unlock();
2132         return;
2133 }
2134
2135 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2136 {
2137         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2138         void *numa_faults = p->numa_faults;
2139         unsigned long flags;
2140         int i;
2141
2142         if (grp) {
2143                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2144                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2145                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2146                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2147
2148                 grp->nr_tasks--;
2149                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2150                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2151                 put_numa_group(grp);
2152         }
2153
2154         p->numa_faults = NULL;
2155         kfree(numa_faults);
2156 }
2157
2158 /*
2159  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2160  */
2161 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2162 {
2163         struct task_struct *p = current;
2164         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2165         int cpu_node = task_node(current);
2166         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2167         struct numa_group *ng;
2168         int priv;
2169
2170         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2171                 return;
2172
2173         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2174         if (!p->mm)
2175                 return;
2176
2177         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2178         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2179                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2180                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2181
2182                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2183                 if (!p->numa_faults)
2184                         return;
2185
2186                 p->total_numa_faults = 0;
2187                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2188         }
2189
2190         /*
2191          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2192          * to be private if the accessing pid has not changed
2193          */
2194         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2195                 priv = 1;
2196         } else {
2197                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2198                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2199                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2200         }
2201
2202         /*
2203          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2204          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2205          * actively using should be counted as local. This allows the
2206          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2207          */
2208         ng = p->numa_group;
2209         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2210                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2211                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2212                 local = 1;
2213
2214         task_numa_placement(p);
2215
2216         /*
2217          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2218          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2219          */
2220         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2221                 numa_migrate_preferred(p);
2222
2223         if (migrated)
2224                 p->numa_pages_migrated += pages;
2225         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2226                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2227
2228         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2229         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2230         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2231 }
2232
2233 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2234 {
2235         /*
2236          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2237          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2238          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2239          * much of an issue though, since this is just used for
2240          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2241          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2242          */
2243         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2244         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2245 }
2246
2247 /*
2248  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2249  * Triggered from task_tick_numa().
2250  */
2251 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2252 {
2253         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2254         struct task_struct *p = current;
2255         struct mm_struct *mm = p->mm;
2256         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2257         struct vm_area_struct *vma;
2258         unsigned long start, end;
2259         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2260         long pages, virtpages;
2261
2262         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2263
2264         work->next = work; /* protect against double add */
2265         /*
2266          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2267          *
2268          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2269          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2270          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2271          * work.
2272          */
2273         if (p->flags & PF_EXITING)
2274                 return;
2275
2276         if (!mm->numa_next_scan) {
2277                 mm->numa_next_scan = now +
2278                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2279         }
2280
2281         /*
2282          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2283          */
2284         migrate = mm->numa_next_scan;
2285         if (time_before(now, migrate))
2286                 return;
2287
2288         if (p->numa_scan_period == 0) {
2289                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2290                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2291         }
2292
2293         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2294         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2295                 return;
2296
2297         /*
2298          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2299          * the next time around.
2300          */
2301         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2302
2303         start = mm->numa_scan_offset;
2304         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2305         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2306         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2307         if (!pages)
2308                 return;
2309
2310
2311         down_read(&mm->mmap_sem);
2312         vma = find_vma(mm, start);
2313         if (!vma) {
2314                 reset_ptenuma_scan(p);
2315                 start = 0;
2316                 vma = mm->mmap;
2317         }
2318         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2319                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2320                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2321                         continue;
2322                 }
2323
2324                 /*
2325                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2326                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2327                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2328                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2329                  */
2330                 if (!vma->vm_mm ||
2331                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2332                         continue;
2333
2334                 /*
2335                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2336                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2337                  */
2338                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2339                         continue;
2340
2341                 do {
2342                         start = max(start, vma->vm_start);
2343                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2344                         end = min(end, vma->vm_end);
2345                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2346
2347                         /*
2348                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2349                          * hpages that have at least one present PTE that
2350                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2351                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2352                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2353                          * areas faster.
2354                          */
2355                         if (nr_pte_updates)
2356                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2357                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2358
2359                         start = end;
2360                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2361                                 goto out;
2362
2363                         cond_resched();
2364                 } while (end != vma->vm_end);
2365         }
2366
2367 out:
2368         /*
2369          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2370          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2371          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2372          * scanner to the start so check it now.
2373          */
2374         if (vma)
2375                 mm->numa_scan_offset = start;
2376         else
2377                 reset_ptenuma_scan(p);
2378         up_read(&mm->mmap_sem);
2379
2380         /*
2381          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2382          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2383          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2384          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2385          */
2386         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2387                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2388                 p->node_stamp += 32 * diff;
2389         }
2390 }
2391
2392 /*
2393  * Drive the periodic memory faults..
2394  */
2395 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2396 {
2397         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2398         u64 period, now;
2399
2400         /*
2401          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2402          */
2403         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2404                 return;
2405
2406         /*
2407          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2408          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2409          * task needs to have done some actual work before we bother with
2410          * NUMA placement.
2411          */
2412         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2413         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2414
2415         if (now > curr->node_stamp + period) {
2416                 if (!curr->node_stamp)
2417                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2418                 curr->node_stamp += period;
2419
2420                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2421                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2422                         task_work_add(curr, work, true);
2423                 }
2424         }
2425 }
2426 #else
2427 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2428 {
2429 }
2430
2431 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2432 {
2433 }
2434
2435 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2436 {
2437 }
2438 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2439
2440 static void
2441 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2442 {
2443         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2444         if (!parent_entity(se))
2445                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2446 #ifdef CONFIG_SMP
2447         if (entity_is_task(se)) {
2448                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2449
2450                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2451                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2452         }
2453 #endif
2454         cfs_rq->nr_running++;
2455 }
2456
2457 static void
2458 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2459 {
2460         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2461         if (!parent_entity(se))
2462                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2463 #ifdef CONFIG_SMP
2464         if (entity_is_task(se)) {
2465                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2466                 list_del_init(&se->group_node);
2467         }
2468 #endif
2469         cfs_rq->nr_running--;
2470 }
2471
2472 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2473 # ifdef CONFIG_SMP
2474 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2475 {
2476         long tg_weight, load, shares;
2477
2478         /*
2479          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2480          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2481          * the shares for small weight interactive tasks.
2482          */
2483         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2484
2485         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2486
2487         /* Ensure tg_weight >= load */
2488         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2489         tg_weight += load;
2490
2491         shares = (tg->shares * load);
2492         if (tg_weight)
2493                 shares /= tg_weight;
2494
2495         if (shares < MIN_SHARES)
2496                 shares = MIN_SHARES;
2497         if (shares > tg->shares)
2498                 shares = tg->shares;
2499
2500         return shares;
2501 }
2502 # else /* CONFIG_SMP */
2503 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2504 {
2505         return tg->shares;
2506 }
2507 # endif /* CONFIG_SMP */
2508
2509 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2510                             unsigned long weight)
2511 {
2512         if (se->on_rq) {
2513                 /* commit outstanding execution time */
2514                 if (cfs_rq->curr == se)
2515                         update_curr(cfs_rq);
2516                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2517         }
2518
2519         update_load_set(&se->load, weight);
2520
2521         if (se->on_rq)
2522                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2523 }
2524
2525 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2526
2527 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2528 {
2529         struct task_group *tg;
2530         struct sched_entity *se;
2531         long shares;
2532
2533         tg = cfs_rq->tg;
2534         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2535         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2536                 return;
2537 #ifndef CONFIG_SMP
2538         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2539                 return;
2540 #endif
2541         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2542
2543         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2544 }
2545 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2546 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2547 {
2548 }
2549 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2550
2551 #ifdef CONFIG_SMP
2552 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2553 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2554         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2555         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2556         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2557         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2558         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2559         0x85aac367, 0x82cd8698,
2560 };
2561
2562 /*
2563  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2564  * over-estimates when re-combining.
2565  */
2566 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2567             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2568          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2569         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2570 };
2571
2572 /*
2573  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2574  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2575  * were generated:
2576  */
2577 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2578             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2579         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2580 };
2581
2582 /*
2583  * Approximate:
2584  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2585  */
2586 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2587 {
2588         unsigned int local_n;
2589
2590         if (!n)
2591                 return val;
2592         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2593                 return 0;
2594
2595         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2596         local_n = n;
2597
2598         /*
2599          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2600          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2601          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2602          *
2603          * To achieve constant time decay_load.
2604          */
2605         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2606                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2607                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2608         }
2609
2610         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2611         return val;
2612 }
2613
2614 /*
2615  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2616  * average will be: \Sum 1024*y^n
2617  *
2618  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2619  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2620  */
2621 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2622 {
2623         u32 contrib = 0;
2624
2625         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2626                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2627         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2628                 return LOAD_AVG_MAX;
2629
2630         /* Since n < LOAD_AVG_MAX_N, n/LOAD_AVG_PERIOD < 11 */
2631         contrib = __accumulated_sum_N32[n/LOAD_AVG_PERIOD];
2632         n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2633         contrib = decay_load(contrib, n);
2634         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2635 }
2636
2637 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2638
2639 /*
2640  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2641  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2642  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2643  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2644  *
2645  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2646  *      p0            p1           p2
2647  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2648  *
2649  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2650  *
2651  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2652  * following representation of historical load:
2653  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2654  *
2655  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2656  *   y^32 = 0.5
2657  *
2658  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2659  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2660  * (u_0).
2661  *
2662  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2663  * sum again by y is sufficient to update:
2664  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2665  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2666  */
2667 static __always_inline int
2668 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2669                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2670 {
2671         u64 delta, scaled_delta, periods;
2672         u32 contrib;
2673         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2674         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2675
2676         delta = now - sa->last_update_time;
2677         /*
2678          * This should only happen when time goes backwards, which it
2679          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2680          */
2681         if ((s64)delta < 0) {
2682                 sa->last_update_time = now;
2683                 return 0;
2684         }
2685
2686         /*
2687          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2688          * approximation of 1us and fast to compute.
2689          */
2690         delta >>= 10;
2691         if (!delta)
2692                 return 0;
2693         sa->last_update_time = now;
2694
2695         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2696         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2697
2698         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2699         delta_w = sa->period_contrib;
2700         if (delta + delta_w >= 1024) {
2701                 decayed = 1;
2702
2703                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2704                 sa->period_contrib = 0;
2705
2706                 /*
2707                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2708                  * out how much from delta we need to complete the current
2709                  * period and accrue it.
2710                  */
2711                 delta_w = 1024 - delta_w;
2712                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2713                 if (weight) {
2714                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2715                         if (cfs_rq) {
2716                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2717                                                 weight * scaled_delta_w;
2718                         }
2719                 }
2720                 if (running)
2721                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2722
2723                 delta -= delta_w;
2724
2725                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2726                 periods = delta / 1024;
2727                 delta %= 1024;
2728
2729                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2730                 if (cfs_rq) {
2731                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2732                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2733                 }
2734                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2735
2736                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2737                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2738                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2739                 if (weight) {
2740                         sa->load_sum += weight * contrib;
2741                         if (cfs_rq)
2742                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2743                 }
2744                 if (running)
2745                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2746         }
2747
2748         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2749         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2750         if (weight) {
2751                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2752                 if (cfs_rq)
2753                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2754         }
2755         if (running)
2756                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2757
2758         sa->period_contrib += delta;
2759
2760         if (decayed) {
2761                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2762                 if (cfs_rq) {
2763                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2764                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2765                 }
2766                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2767         }
2768
2769         return decayed;
2770 }
2771
2772 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2773 /*
2774  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2775  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2776  */
2777 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2778 {
2779         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2780
2781         /*
2782          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2783          */
2784         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2785                 return;
2786
2787         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2788                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2789                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2790         }
2791 }
2792
2793 /*
2794  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2795  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2796  * including the state of rq->lock, should be made.
2797  */
2798 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2799                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2800 {
2801         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2802                 return;
2803
2804         /*
2805          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2806          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2807          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2808          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2809          * the wakee more load sounds not bad.
2810          */
2811         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2812                 u64 p_last_update_time;
2813                 u64 n_last_update_time;
2814
2815 #ifndef CONFIG_64BIT
2816                 u64 p_last_update_time_copy;
2817                 u64 n_last_update_time_copy;
2818
2819                 do {
2820                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2821                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2822
2823                         smp_rmb();
2824
2825                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2826                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2827
2828                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2829                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2830 #else
2831                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2832                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2833 #endif
2834                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2835                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2836                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2837         }
2838 }
2839 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2840 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2841 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2842
2843 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2844
2845 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2846 {
2847         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2848         int cpu = cpu_of(rq);
2849
2850         if (cpu == smp_processor_id() && &rq->cfs == cfs_rq) {
2851                 unsigned long max = rq->cpu_capacity_orig;
2852
2853                 /*
2854                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2855                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2856                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2857                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2858                  * the next tick/schedule should update.
2859                  *
2860                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2861                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2862                  * number include things like RT tasks.
2863                  *
2864                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2865                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2866                  *
2867                  * See cpu_util().
2868                  */
2869                 cpufreq_update_util(rq_clock(rq),
2870                                     min(cfs_rq->avg.util_avg, max), max);
2871         }
2872 }
2873
2874 /*
2875  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2876  *
2877  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2878  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2879  * values.
2880  */
2881 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2882         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2883         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2884         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2885         res = var - val;                                        \
2886         if (res > var)                                          \
2887                 res = 0;                                        \
2888         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2889 } while (0)
2890
2891 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2892 static inline int
2893 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
2894 {
2895         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2896         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
2897
2898         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2899                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2900                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2901                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2902                 removed_load = 1;
2903         }
2904
2905         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2906                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2907                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2908                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2909                 removed_util = 1;
2910         }
2911
2912         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2913                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2914
2915 #ifndef CONFIG_64BIT
2916         smp_wmb();
2917         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2918 #endif
2919
2920         if (update_freq && (decayed || removed_util))
2921                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2922
2923         return decayed || removed_load;
2924 }
2925
2926 /* Update task and its cfs_rq load average */
2927 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2928 {
2929         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2930         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2931         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2932         int cpu = cpu_of(rq);
2933
2934         /*
2935          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2936          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2937          */
2938         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2939                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2940                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2941
2942         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
2943                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2944 }
2945
2946 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2947 {
2948         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2949                 goto skip_aging;
2950
2951         /*
2952          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2953          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2954          */
2955         if (se->avg.last_update_time) {
2956                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2957                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2958
2959                 /*
2960                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2961                  * absent from the fair class for too long.
2962                  */
2963         }
2964
2965 skip_aging:
2966         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2967         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2968         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2969         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2970         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2971
2972         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2973 }
2974
2975 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2976 {
2977         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2978                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2979                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2980
2981         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2982         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2983         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2984         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2985
2986         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2987 }
2988
2989 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2990 static inline void
2991 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2992 {
2993         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2994         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2995         int migrated, decayed;
2996
2997         migrated = !sa->last_update_time;
2998         if (!migrated) {
2999                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3000                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3001                         cfs_rq->curr == se, NULL);
3002         }
3003
3004         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
3005
3006         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3007         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3008
3009         if (migrated)
3010                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3011
3012         if (decayed || migrated)
3013                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3014 }
3015
3016 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3017 static inline void
3018 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3019 {
3020         update_load_avg(se, 1);
3021
3022         cfs_rq->runnable_load_avg =
3023                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3024         cfs_rq->runnable_load_sum =
3025                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3026 }
3027
3028 #ifndef CONFIG_64BIT
3029 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3030 {
3031         u64 last_update_time_copy;
3032         u64 last_update_time;
3033
3034         do {
3035                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3036                 smp_rmb();
3037                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3038         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3039
3040         return last_update_time;
3041 }
3042 #else
3043 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3044 {
3045         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3046 }
3047 #endif
3048
3049 /*
3050  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3051  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3052  */
3053 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3054 {
3055         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3056         u64 last_update_time;
3057
3058         /*
3059          * Newly created task or never used group entity should not be removed
3060          * from its (source) cfs_rq
3061          */
3062         if (se->avg.last_update_time == 0)
3063                 return;
3064
3065         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3066
3067         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3068         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3069         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3070 }
3071
3072 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3073 {
3074         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3075 }
3076
3077 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3078 {
3079         return cfs_rq->avg.load_avg;
3080 }
3081
3082 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3083
3084 #else /* CONFIG_SMP */
3085
3086 static inline int
3087 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3088 {
3089         return 0;
3090 }
3091
3092 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used)
3093 {
3094         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3095         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3096
3097         cpufreq_trigger_update(rq_clock(rq));
3098 }
3099
3100 static inline void
3101 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3102 static inline void
3103 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3104 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3105
3106 static inline void
3107 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3108 static inline void
3109 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3110
3111 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3112 {
3113         return 0;
3114 }
3115
3116 #endif /* CONFIG_SMP */
3117
3118 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3119 {
3120 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3121         struct task_struct *tsk = NULL;
3122
3123         if (entity_is_task(se))
3124                 tsk = task_of(se);
3125
3126         if (se->statistics.sleep_start) {
3127                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3128
3129                 if ((s64)delta < 0)
3130                         delta = 0;
3131
3132                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3133                         se->statistics.sleep_max = delta;
3134
3135                 se->statistics.sleep_start = 0;
3136                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3137
3138                 if (tsk) {
3139                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3140                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3141                 }
3142         }
3143         if (se->statistics.block_start) {
3144                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3145
3146                 if ((s64)delta < 0)
3147                         delta = 0;
3148
3149                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3150                         se->statistics.block_max = delta;
3151
3152                 se->statistics.block_start = 0;
3153                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3154
3155                 if (tsk) {
3156                         if (tsk->in_iowait) {
3157                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3158                                 se->statistics.iowait_count++;
3159                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3160                         }
3161
3162                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3163
3164                         /*
3165                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3166                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3167                          * amount of time that the task spent sleeping:
3168                          */
3169                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3170                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3171                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3172                                                 delta >> 20);
3173                         }
3174                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3175                 }
3176         }
3177 #endif
3178 }
3179
3180 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3181 {
3182 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3183         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3184
3185         if (d < 0)
3186                 d = -d;
3187
3188         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3189                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3190 #endif
3191 }
3192
3193 static void
3194 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3195 {
3196         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3197
3198         /*
3199          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3200          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3201          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3202          * stays open at the end.
3203          */
3204         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3205                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3206
3207         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3208         if (!initial) {
3209                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3210
3211                 /*
3212                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3213                  * for a gentler effect of sleepers:
3214                  */
3215                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3216                         thresh >>= 1;
3217
3218                 vruntime -= thresh;
3219         }
3220
3221         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3222         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3223 }
3224
3225 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3226
3227 static inline void check_schedstat_required(void)
3228 {
3229 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3230         if (schedstat_enabled())
3231                 return;
3232
3233         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3234         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3235                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3236                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3237                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3238                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3239                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3240                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3241                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3242                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3243         }
3244 #endif
3245 }
3246
3247
3248 /*
3249  * MIGRATION
3250  *
3251  *      dequeue
3252  *        update_curr()
3253  *          update_min_vruntime()
3254  *        vruntime -= min_vruntime
3255  *
3256  *      enqueue
3257  *        update_curr()
3258  *          update_min_vruntime()
3259  *        vruntime += min_vruntime
3260  *
3261  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3262  * min_vruntime are up-to-date.
3263  *
3264  * WAKEUP (remote)
3265  *
3266  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3267  *        vruntime -= min_vruntime
3268  *
3269  *      enqueue
3270  *        update_curr()
3271  *          update_min_vruntime()
3272  *        vruntime += min_vruntime
3273  *
3274  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3275  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3276  */
3277
3278 static void
3279 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3280 {
3281         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3282         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3283
3284         /*
3285          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3286          * update_curr().
3287          */
3288         if (renorm && curr)
3289                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3290
3291         update_curr(cfs_rq);
3292
3293         /*
3294          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3295          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3296          * placed in the past could significantly boost this task to the
3297          * fairness detriment of existing tasks.
3298          */
3299         if (renorm && !curr)
3300                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3301
3302         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3303         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3304         update_cfs_shares(cfs_rq);
3305
3306         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3307                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3308                 if (schedstat_enabled())
3309                         enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3310         }
3311
3312         check_schedstat_required();
3313         if (schedstat_enabled()) {
3314                 update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3315                 check_spread(cfs_rq, se);
3316         }
3317         if (!curr)
3318                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3319         se->on_rq = 1;
3320
3321         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3322                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3323                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3324         }
3325 }
3326
3327 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3328 {
3329         for_each_sched_entity(se) {
3330                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3331                 if (cfs_rq->last != se)
3332                         break;
3333
3334                 cfs_rq->last = NULL;
3335         }
3336 }
3337
3338 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3339 {
3340         for_each_sched_entity(se) {
3341                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3342                 if (cfs_rq->next != se)
3343                         break;
3344
3345                 cfs_rq->next = NULL;
3346         }
3347 }
3348
3349 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3350 {
3351         for_each_sched_entity(se) {
3352                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3353                 if (cfs_rq->skip != se)
3354                         break;
3355
3356                 cfs_rq->skip = NULL;
3357         }
3358 }
3359
3360 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3361 {
3362         if (cfs_rq->last == se)
3363                 __clear_buddies_last(se);
3364
3365         if (cfs_rq->next == se)
3366                 __clear_buddies_next(se);
3367
3368         if (cfs_rq->skip == se)
3369                 __clear_buddies_skip(se);
3370 }
3371
3372 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3373
3374 static void
3375 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3376 {
3377         /*
3378          * Update run-time statistics of the 'current'.
3379          */
3380         update_curr(cfs_rq);
3381         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3382
3383         if (schedstat_enabled())
3384                 update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3385
3386         clear_buddies(cfs_rq, se);
3387
3388         if (se != cfs_rq->curr)
3389                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3390         se->on_rq = 0;
3391         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3392
3393         /*
3394          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3395          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3396          * movement in our normalized position.
3397          */
3398         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3399                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3400
3401         /* return excess runtime on last dequeue */
3402         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3403
3404         update_min_vruntime(cfs_rq);
3405         update_cfs_shares(cfs_rq);
3406 }
3407
3408 /*
3409  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3410  */
3411 static void
3412 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3413 {
3414         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3415         struct sched_entity *se;
3416         s64 delta;
3417
3418         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3419         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3420         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3421                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3422                 /*
3423                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3424                  * re-elected due to buddy favours.
3425                  */
3426                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3427                 return;
3428         }
3429
3430         /*
3431          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3432          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3433          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3434          */
3435         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3436                 return;
3437
3438         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3439         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3440
3441         if (delta < 0)
3442                 return;
3443
3444         if (delta > ideal_runtime)
3445                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3446 }
3447
3448 static void
3449 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3450 {
3451         /* 'current' is not kept within the tree. */
3452         if (se->on_rq) {
3453                 /*
3454                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3455                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3456                  * runqueue.
3457                  */
3458                 if (schedstat_enabled())
3459                         update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3460                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3461                 update_load_avg(se, 1);
3462         }
3463
3464         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3465         cfs_rq->curr = se;
3466 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3467         /*
3468          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3469          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3470          * when there are only lesser-weight tasks around):
3471          */
3472         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3473                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3474                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3475         }
3476 #endif
3477         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3478 }
3479
3480 static int
3481 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3482
3483 /*
3484  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3485  * 1) keep things fair between processes/task groups
3486  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3487  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3488  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3489  */
3490 static struct sched_entity *
3491 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3492 {
3493         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3494         struct sched_entity *se;
3495
3496         /*
3497          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3498          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3499          */
3500         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3501                 left = curr;
3502
3503         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3504
3505         /*
3506          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3507          * be done without getting too unfair.
3508          */
3509         if (cfs_rq->skip == se) {
3510                 struct sched_entity *second;
3511
3512                 if (se == curr) {
3513                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3514                 } else {
3515                         second = __pick_next_entity(se);
3516                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3517                                 second = curr;
3518                 }
3519
3520                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3521                         se = second;
3522         }
3523
3524         /*
3525          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3526          */
3527         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3528                 se = cfs_rq->last;
3529
3530         /*
3531          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3532          */
3533         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3534                 se = cfs_rq->next;
3535
3536         clear_buddies(cfs_rq, se);
3537
3538         return se;
3539 }
3540
3541 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3542
3543 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3544 {
3545         /*
3546          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3547          * was not called and update_curr() has to be done:
3548          */
3549         if (prev->on_rq)
3550                 update_curr(cfs_rq);
3551
3552         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3553         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3554
3555         if (schedstat_enabled()) {
3556                 check_spread(cfs_rq, prev);
3557                 if (prev->on_rq)
3558                         update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3559         }
3560
3561         if (prev->on_rq) {
3562                 /* Put 'current' back into the tree. */
3563                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3564                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3565                 update_load_avg(prev, 0);
3566         }
3567         cfs_rq->curr = NULL;
3568 }
3569
3570 static void
3571 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3572 {
3573         /*
3574          * Update run-time statistics of the 'current'.
3575          */
3576         update_curr(cfs_rq);
3577
3578         /*
3579          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3580          */
3581         update_load_avg(curr, 1);
3582         update_cfs_shares(cfs_rq);
3583
3584 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3585         /*
3586          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3587          * validating it and just reschedule.
3588          */
3589         if (queued) {
3590                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3591                 return;
3592         }
3593         /*
3594          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3595          */
3596         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3597                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3598                 return;
3599 #endif
3600
3601         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3602                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3603 }
3604
3605
3606 /**************************************************
3607  * CFS bandwidth control machinery
3608  */
3609
3610 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3611
3612 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3613 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3614
3615 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3616 {
3617         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3618 }
3619
3620 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3621 {
3622         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3623 }
3624
3625 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3626 {
3627         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3628 }
3629 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3630 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3631 {
3632         return true;
3633 }
3634
3635 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3636 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3637 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3638
3639 /*
3640  * default period for cfs group bandwidth.
3641  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3642  */
3643 static inline u64 default_cfs_period(void)
3644 {
3645         return 100000000ULL;
3646 }
3647
3648 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3649 {
3650         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3651 }
3652
3653 /*
3654  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3655  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3656  * additional synchronization around rq->lock.
3657  *
3658  * requires cfs_b->lock
3659  */
3660 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3661 {
3662         u64 now;
3663
3664         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3665                 return;
3666
3667         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3668         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3669         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3670 }
3671
3672 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3673 {
3674         return &tg->cfs_bandwidth;
3675 }
3676
3677 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3678 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3679 {
3680         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3681                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3682
3683         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3684 }
3685
3686 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3687 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3688 {
3689         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3690         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3691         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3692
3693         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3694         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3695
3696         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3697         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3698                 amount = min_amount;
3699         else {
3700                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3701
3702                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3703                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3704                         cfs_b->runtime -= amount;
3705                         cfs_b->idle = 0;
3706                 }
3707         }
3708         expires = cfs_b->runtime_expires;
3709         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3710
3711         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3712         /*
3713          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3714          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3715          * issued.
3716          */
3717         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3718                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3719
3720         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3721 }
3722
3723 /*
3724  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3725  * fact that rq->clock snapshots this value.
3726  */
3727 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3728 {
3729         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3730
3731         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3732         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3733                 return;
3734
3735         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3736                 return;
3737
3738         /*
3739          * If the local deadline has passed we have to consider the
3740          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3741          * has not truly expired.
3742          *
3743          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3744          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3745          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3746          * exact equality, so a partial write will still work.
3747          */
3748
3749         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3750                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3751                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3752         } else {
3753                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3754                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3755         }
3756 }
3757
3758 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3759 {
3760         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3761         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3762         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3763
3764         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3765                 return;
3766
3767         /*
3768          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3769          * hierarchy can be throttled
3770          */
3771         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3772                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3773 }
3774
3775 static __always_inline
3776 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3777 {
3778         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3779                 return;
3780
3781         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3782 }
3783
3784 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3785 {
3786         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3787 }
3788
3789 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3790 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3791 {
3792         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3793 }
3794
3795 /*
3796  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3797  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3798  * load-balance operations.
3799  */
3800 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3801                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3802 {
3803         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3804
3805         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3806         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3807
3808         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3809                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3810 }
3811
3812 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3813 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3814 {
3815         struct rq *rq = data;
3816         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3817
3818         cfs_rq->throttle_count--;
3819         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3820                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3821                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3822                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3823         }
3824
3825         return 0;
3826 }
3827
3828 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3829 {
3830         struct rq *rq = data;
3831         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3832
3833         /* group is entering throttled state, stop time */
3834         if (!cfs_rq->throttle_count)
3835                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3836         cfs_rq->throttle_count++;
3837
3838         return 0;
3839 }
3840
3841 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3842 {
3843         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3844         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3845         struct sched_entity *se;
3846         long task_delta, dequeue = 1;
3847         bool empty;
3848
3849         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3850
3851         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3852         rcu_read_lock();
3853         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3854         rcu_read_unlock();
3855
3856         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3857         for_each_sched_entity(se) {
3858                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3859                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3860                 if (!se->on_rq)
3861                         break;
3862
3863                 if (dequeue)
3864                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3865                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3866
3867                 if (qcfs_rq->load.weight)
3868                         dequeue = 0;
3869         }
3870
3871         if (!se)
3872                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3873
3874         cfs_rq->throttled = 1;
3875         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3876         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3877         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3878
3879         /*
3880          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3881          * distribute_cfs_runtime will not see us
3882          */
3883         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3884
3885         /*
3886          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3887          * timer is running.
3888          */
3889         if (empty)
3890                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3891
3892         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3893 }
3894
3895 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3896 {
3897         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3898         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3899         struct sched_entity *se;
3900         int enqueue = 1;
3901         long task_delta;
3902
3903         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3904
3905         cfs_rq->throttled = 0;
3906
3907         update_rq_clock(rq);
3908
3909         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3910         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3911         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3912         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3913
3914         /* update hierarchical throttle state */
3915         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3916
3917         if (!cfs_rq->load.weight)
3918                 return;
3919
3920         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3921         for_each_sched_entity(se) {
3922                 if (se->on_rq)
3923                         enqueue = 0;
3924
3925                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3926                 if (enqueue)
3927                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3928                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3929
3930                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3931                         break;
3932         }
3933
3934         if (!se)
3935                 add_nr_running(rq, task_delta);
3936
3937         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3938         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3939                 resched_curr(rq);
3940 }
3941
3942 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3943                 u64 remaining, u64 expires)
3944 {
3945         struct cfs_rq *cfs_rq;
3946         u64 runtime;
3947         u64 starting_runtime = remaining;
3948
3949         rcu_read_lock();
3950         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3951                                 throttled_list) {
3952                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3953
3954                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3955                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3956                         goto next;
3957
3958                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3959                 if (runtime > remaining)
3960                         runtime = remaining;
3961                 remaining -= runtime;
3962
3963                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3964                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3965
3966                 /* we check whether we're throttled above */
3967                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3968                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3969
3970 next:
3971                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3972
3973                 if (!remaining)
3974                         break;
3975         }
3976         rcu_read_unlock();
3977
3978         return starting_runtime - remaining;
3979 }
3980
3981 /*
3982  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3983  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3984  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3985  * used to track this state.
3986  */
3987 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3988 {
3989         u64 runtime, runtime_expires;
3990         int throttled;
3991
3992         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3993         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3994                 goto out_deactivate;
3995
3996         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3997         cfs_b->nr_periods += overrun;
3998
3999         /*
4000          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4001          * we're going inactive then everything else can be deferred
4002          */
4003         if (cfs_b->idle && !throttled)
4004                 goto out_deactivate;
4005
4006         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4007
4008         if (!throttled) {
4009                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4010                 cfs_b->idle = 1;
4011                 return 0;
4012         }
4013
4014         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4015         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4016
4017         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4018
4019         /*
4020          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4021          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4022          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4023          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4024          * only by limited amounts in that extreme case.
4025          */
4026         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4027                 runtime = cfs_b->runtime;
4028                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4029                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4030                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4031                                                  runtime_expires);
4032                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4033
4034                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4035
4036                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4037         }
4038
4039         /*
4040          * While we are ensured activity in the period following an
4041          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4042          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4043          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4044          */
4045         cfs_b->idle = 0;
4046
4047         return 0;
4048
4049 out_deactivate:
4050         return 1;
4051 }
4052
4053 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4054 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4055 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4056 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4057 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4058 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4059
4060 /*
4061  * Are we near the end of the current quota period?
4062  *
4063  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4064  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4065  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4066  */
4067 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4068 {
4069         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4070         u64 remaining;
4071
4072         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4073         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4074                 return 1;
4075
4076         /* is a quota refresh about to occur? */
4077         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4078         if (remaining < min_expire)
4079                 return 1;
4080
4081         return 0;
4082 }
4083
4084 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4085 {
4086         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4087
4088         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4089         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4090                 return;
4091
4092         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4093                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4094                         HRTIMER_MODE_REL);
4095 }
4096
4097 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4098 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4099 {
4100         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4101         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4102
4103         if (slack_runtime <= 0)
4104                 return;
4105
4106         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4107         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4108             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4109                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4110
4111                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4112                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4113                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4114                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4115         }
4116         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4117
4118         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4119         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4120 }
4121
4122 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4123 {
4124         if (!cfs_bandwidth_used())
4125                 return;
4126
4127         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4128                 return;
4129
4130         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4131 }
4132
4133 /*
4134  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4135  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4136  */
4137 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4138 {
4139         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4140         u64 expires;
4141
4142         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4143         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4144         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4145                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4146                 return;
4147         }
4148
4149         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4150                 runtime = cfs_b->runtime;
4151
4152         expires = cfs_b->runtime_expires;
4153         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4154
4155         if (!runtime)
4156                 return;
4157
4158         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4159
4160         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4161         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4162                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4163         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4164 }
4165
4166 /*
4167  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4168  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4169  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4170  */
4171 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4172 {
4173         if (!cfs_bandwidth_used())
4174                 return;
4175
4176         /* Synchronize hierarchical throttle counter: */
4177         if (unlikely(!cfs_rq->throttle_uptodate)) {
4178                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4179                 struct cfs_rq *pcfs_rq;
4180                 struct task_group *tg;
4181
4182                 cfs_rq->throttle_uptodate = 1;
4183
4184                 /* Get closest up-to-date node, because leaves go first: */
4185                 for (tg = cfs_rq->tg->parent; tg; tg = tg->parent) {
4186                         pcfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4187                         if (pcfs_rq->throttle_uptodate)
4188                                 break;
4189                 }
4190                 if (tg) {
4191                         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4192                         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4193                 }
4194         }
4195
4196         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4197         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4198                 return;
4199
4200         /* ensure the group is not already throttled */
4201         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4202                 return;
4203
4204         /* update runtime allocation */
4205         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4206         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4207                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4208 }
4209
4210 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4211 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4212 {
4213         if (!cfs_bandwidth_used())
4214                 return false;
4215
4216         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4217                 return false;
4218
4219         /*
4220          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4221          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4222          */
4223         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4224                 return true;
4225
4226         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4227         return true;
4228 }
4229
4230 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4231 {
4232         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4233                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4234
4235         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4236
4237         return HRTIMER_NORESTART;
4238 }
4239
4240 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4241 {
4242         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4243                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4244         int overrun;
4245         int idle = 0;
4246
4247         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4248         for (;;) {
4249                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4250                 if (!overrun)
4251                         break;
4252
4253                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4254         }
4255         if (idle)
4256                 cfs_b->period_active = 0;
4257         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4258
4259         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4260 }
4261
4262 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4263 {
4264         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4265         cfs_b->runtime = 0;
4266         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4267         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4268
4269         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4270         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4271         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4272         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4273         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4274 }
4275
4276 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4277 {
4278         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4279         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4280 }
4281
4282 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4283 {
4284         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4285
4286         if (!cfs_b->period_active) {
4287                 cfs_b->period_active = 1;
4288                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4289                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4290         }
4291 }
4292
4293 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4294 {
4295         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4296         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4297                 return;
4298
4299         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4300         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4301 }
4302
4303 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4304 {
4305         struct cfs_rq *cfs_rq;
4306
4307         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4308                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4309
4310                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4311                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4312                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4313         }
4314 }
4315
4316 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4317 {
4318         struct cfs_rq *cfs_rq;
4319
4320         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4321                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4322                         continue;
4323
4324                 /*
4325                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4326                  * there's some valid quota amount
4327                  */
4328                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4329                 /*
4330                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4331                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4332                  */
4333                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4334
4335                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4336                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4337         }
4338 }
4339
4340 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4341 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4342 {
4343         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4344 }
4345
4346 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4347 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4348 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4349 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4350
4351 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4352 {
4353         return 0;
4354 }
4355
4356 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4357 {
4358         return 0;
4359 }
4360
4361 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4362                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4363 {
4364         return 0;
4365 }
4366
4367 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4368
4369 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4370 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4371 #endif
4372
4373 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4374 {
4375         return NULL;
4376 }
4377 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4378 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4379 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4380
4381 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4382
4383 /**************************************************
4384  * CFS operations on tasks:
4385  */
4386
4387 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4388 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4389 {
4390         struct sched_entity *se = &p->se;
4391         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4392
4393         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4394
4395         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4396                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4397                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4398                 s64 delta = slice - ran;
4399
4400                 if (delta < 0) {
4401                         if (rq->curr == p)
4402                                 resched_curr(rq);
4403                         return;
4404                 }
4405                 hrtick_start(rq, delta);
4406         }
4407 }
4408
4409 /*
4410  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4411  * current task is from our class and nr_running is low enough
4412  * to matter.
4413  */
4414 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4415 {
4416         struct task_struct *curr = rq->curr;
4417
4418         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4419                 return;
4420
4421         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4422                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4423 }
4424 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4425 static inline void
4426 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4427 {
4428 }
4429
4430 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4431 {
4432 }
4433 #endif
4434
4435 /*
4436  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4437  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4438  * then put the task into the rbtree:
4439  */
4440 static void
4441 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4442 {
4443         struct cfs_rq *cfs_rq;
4444         struct sched_entity *se = &p->se;
4445
4446         for_each_sched_entity(se) {
4447                 if (se->on_rq)
4448                         break;
4449                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4450                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4451
4452                 /*
4453                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4454                  *
4455                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4456                  * post the final h_nr_running increment below.
4457                  */
4458                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4459                         break;
4460                 cfs_rq->h_nr_running++;
4461
4462                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4463         }
4464
4465         for_each_sched_entity(se) {
4466                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4467                 cfs_rq->h_nr_running++;
4468
4469                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4470                         break;
4471
4472                 update_load_avg(se, 1);
4473                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4474         }
4475
4476         if (!se)
4477                 add_nr_running(rq, 1);
4478
4479         hrtick_update(rq);
4480 }
4481
4482 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4483
4484 /*
4485  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4486  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4487  * update the fair scheduling stats:
4488  */
4489 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4490 {
4491         struct cfs_rq *cfs_rq;
4492         struct sched_entity *se = &p->se;
4493         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4494
4495         for_each_sched_entity(se) {
4496                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4497                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4498
4499                 /*
4500                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4501                  *
4502                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4503                  * post the final h_nr_running decrement below.
4504                 */
4505                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4506                         break;
4507                 cfs_rq->h_nr_running--;
4508
4509                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4510                 if (cfs_rq->load.weight) {
4511                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4512                         se = parent_entity(se);
4513                         /*
4514                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4515                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4516                          */
4517                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4518                                 set_next_buddy(se);
4519                         break;
4520                 }
4521                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4522         }
4523
4524         for_each_sched_entity(se) {
4525                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4526                 cfs_rq->h_nr_running--;
4527
4528                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4529                         break;
4530
4531                 update_load_avg(se, 1);
4532                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4533         }
4534
4535         if (!se)
4536                 sub_nr_running(rq, 1);
4537
4538         hrtick_update(rq);
4539 }
4540
4541 #ifdef CONFIG_SMP
4542 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4543 /*
4544  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4545  */
4546
4547 /*
4548  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4549  *
4550  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4551  *
4552  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4553  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4554  *
4555  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4556  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4557  *
4558  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4559  *
4560  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4561  *
4562  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4563  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4564  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4565  * fixed_power_int())
4566  *
4567  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4568  */
4569 #define DEGRADE_SHIFT           7
4570
4571 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4572 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4573         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4574         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4575         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4576         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4577         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4578 };
4579
4580 /*
4581  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4582  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4583  * adding any new load.
4584  */
4585 static unsigned long
4586 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4587 {
4588         int j = 0;
4589
4590         if (!missed_updates)
4591                 return load;
4592
4593         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4594                 return 0;
4595
4596         if (idx == 1)
4597                 return load >> missed_updates;
4598
4599         while (missed_updates) {
4600                 if (missed_updates % 2)
4601                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4602
4603                 missed_updates >>= 1;
4604                 j++;
4605         }
4606         return load;
4607 }
4608 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4609
4610 /**
4611  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4612  * @this_rq: The rq to update statistics for
4613  * @this_load: The current load
4614  * @pending_updates: The number of missed updates
4615  *
4616  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4617  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4618  *
4619  * This function computes a decaying average:
4620  *
4621  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4622  *
4623  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4624  * the @pending_updates argument.
4625  *
4626  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4627  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4628  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4629  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4630  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4631  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4632  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4633  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4634  *
4635  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4636  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4637  *
4638  * For regular NOHZ, this reduces to:
4639  *
4640  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4641  *
4642  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4643  * term.
4644  */
4645 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4646                             unsigned long pending_updates)
4647 {
4648         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
4649         int i, scale;
4650
4651         this_rq->nr_load_updates++;
4652
4653         /* Update our load: */
4654         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4655         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4656                 unsigned long old_load, new_load;
4657
4658                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4659
4660                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4661 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4662                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4663                 if (tickless_load) {
4664                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4665                         /*
4666                          * old_load can never be a negative value because a
4667                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4668                          * original tickless_load.
4669                          */
4670                         old_load += tickless_load;
4671                 }
4672 #endif
4673                 new_load = this_load;
4674                 /*
4675                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4676                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4677                  * example.
4678                  */
4679                 if (new_load > old_load)
4680                         new_load += scale - 1;
4681
4682                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4683         }
4684
4685         sched_avg_update(this_rq);
4686 }
4687
4688 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4689 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4690 {
4691         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4692 }
4693
4694 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4695 /*
4696  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4697  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4698  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4699  *
4700  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
4701  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
4702  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
4703  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
4704  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
4705  *
4706  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4707  */
4708
4709 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4710                                  unsigned long curr_jiffies,
4711                                  unsigned long load)
4712 {
4713         unsigned long pending_updates;
4714
4715         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4716         if (pending_updates) {
4717                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4718                 /*
4719                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4720                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4721                  * its weighted load.
4722                  */
4723                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
4724         }
4725 }
4726
4727 /*
4728  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4729  * idle balance.
4730  */
4731 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
4732 {
4733         /*
4734          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4735          */
4736         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4737                 return;
4738
4739         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
4740 }
4741
4742 /*
4743  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
4744  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
4745  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
4746  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
4747  */
4748 void cpu_load_update_nohz_start(void)
4749 {
4750         struct rq *this_rq = this_rq();
4751
4752         /*
4753          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
4754          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
4755          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
4756          */
4757         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4758 }
4759
4760 /*
4761  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
4762  */
4763 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
4764 {
4765         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4766         struct rq *this_rq = this_rq();
4767         unsigned long load;
4768
4769         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4770                 return;
4771
4772         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4773         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4774         update_rq_clock(this_rq);
4775         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
4776         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4777 }
4778 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4779 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4780                                         unsigned long curr_jiffies,
4781                                         unsigned long load) { }
4782 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4783
4784 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
4785 {
4786 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4787         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
4788         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
4789 #endif
4790         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
4791 }
4792
4793 /*
4794  * Called from scheduler_tick()
4795  */
4796 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
4797 {
4798         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4799
4800         if (tick_nohz_tick_stopped())
4801                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
4802         else
4803                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
4804 }
4805
4806 /*
4807  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4808  * according to the scheduling class and "nice" value.
4809  *
4810  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4811  * balance conservatively.
4812  */
4813 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4814 {
4815         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4816         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4817
4818         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4819                 return total;
4820
4821         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4822 }
4823
4824 /*
4825  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4826  * according to the scheduling class and "nice" value.
4827  */
4828 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4829 {
4830         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4831         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4832
4833         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4834                 return total;
4835
4836         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4837 }
4838
4839 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4840 {
4841         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4842 }
4843
4844 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4845 {
4846         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4847 }
4848
4849 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4850 {
4851         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4852         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4853         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4854
4855         if (nr_running)
4856                 return load_avg / nr_running;
4857
4858         return 0;
4859 }
4860
4861 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4862 /*
4863  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4864  *
4865  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4866  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4867  * can calculate the shift in shares.
4868  *
4869  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4870  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4871  * total group weight.
4872  *
4873  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4874  * distribution (s_i) using:
4875  *
4876  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4877  *
4878  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4879  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4880  * shares distribution (s_i):
4881  *
4882  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4883  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4884  *
4885  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4886  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4887  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4888  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4889  *
4890  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4891  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4892  *
4893  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4894  *
4895  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4896  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4897  * weight and shares distributions like:
4898  *
4899  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4900  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4901  *
4902  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4903  *
4904  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4905  *
4906  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4907  *
4908  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4909  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4910  * 4/7) times the weight of the group.
4911  */
4912 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4913 {
4914         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4915
4916         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4917                 return wl;
4918
4919         for_each_sched_entity(se) {
4920                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4921                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4922
4923                 tg = cfs_rq->tg;
4924
4925                 /*
4926                  * W = @wg + \Sum rw_j
4927                  */
4928                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4929
4930                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4931                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4932                 W += w;
4933
4934                 /*
4935                  * w = rw_i + @wl
4936                  */
4937                 w += wl;
4938
4939                 /*
4940                  * wl = S * s'_i; see (2)
4941                  */
4942                 if (W > 0 && w < W)
4943                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4944                 else
4945                         wl = tg->shares;
4946
4947                 /*
4948                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4949                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4950                  * calc_cfs_shares().
4951                  */
4952                 if (wl < MIN_SHARES)
4953                         wl = MIN_SHARES;
4954
4955                 /*
4956                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4957                  */
4958                 wl -= se->avg.load_avg;
4959
4960                 /*
4961                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4962                  * the final effective load change on the root group. Since
4963                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4964                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4965                  * resulting from this level per the above.
4966                  */
4967                 wg = 0;
4968         }
4969
4970         return wl;
4971 }
4972 #else
4973
4974 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4975 {
4976         return wl;
4977 }
4978
4979 #endif
4980
4981 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4982 {
4983         /*
4984          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
4985          * jiffy will not have built up many flips.
4986          */
4987         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4988                 current->wakee_flips >>= 1;
4989                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4990         }
4991
4992         if (current->last_wakee != p) {
4993                 current->last_wakee = p;
4994                 current->wakee_flips++;
4995         }
4996 }
4997
4998 /*
4999  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5000  *
5001  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5002  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5003  *
5004  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5005  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5006  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5007  *
5008  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5009  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5010  *
5011  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5012  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5013  * socket size.
5014  */
5015 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5016 {
5017         unsigned int master = current->wakee_flips;
5018         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5019         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5020
5021         if (master < slave)
5022                 swap(master, slave);
5023         if (slave < factor || master < slave * factor)
5024                 return 0;
5025         return 1;
5026 }
5027
5028 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5029 {
5030         s64 this_load, load;
5031         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5032         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5033         struct task_group *tg;
5034         unsigned long weight;
5035         int balanced;
5036
5037         idx       = sd->wake_idx;
5038         this_cpu  = smp_processor_id();
5039         prev_cpu  = task_cpu(p);
5040         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5041         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5042
5043         /*
5044          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5045          * effect of the currently running task from the load
5046          * of the current CPU:
5047          */
5048         if (sync) {
5049                 tg = task_group(current);
5050                 weight = current->se.avg.load_avg;
5051
5052                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5053                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5054         }
5055
5056         tg = task_group(p);
5057         weight = p->se.avg.load_avg;
5058
5059         /*
5060          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5061          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5062          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5063          * about that, so that's good too.
5064          *
5065          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5066          * task to be woken on this_cpu.
5067          */
5068         this_eff_load = 100;
5069         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5070
5071         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5072         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5073
5074         if (this_load > 0) {
5075                 this_eff_load *= this_load +
5076                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5077
5078                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5079         }
5080
5081         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5082
5083         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5084
5085         if (!balanced)
5086                 return 0;
5087
5088         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5089         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5090
5091         return 1;
5092 }
5093
5094 /*
5095  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5096  * domain.
5097  */
5098 static struct sched_group *
5099 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5100                   int this_cpu, int sd_flag)
5101 {
5102         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5103         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5104         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5105         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5106
5107         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5108                 load_idx = sd->wake_idx;
5109
5110         do {
5111                 unsigned long load, avg_load;
5112                 int local_group;
5113                 int i;
5114
5115                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5116                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5117                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5118                         continue;
5119
5120                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5121                                                sched_group_cpus(group));
5122
5123                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5124                 avg_load = 0;
5125
5126                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5127                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5128                         if (local_group)
5129                                 load = source_load(i, load_idx);
5130                         else
5131                                 load = target_load(i, load_idx);
5132
5133                         avg_load += load;
5134                 }
5135
5136                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5137                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5138
5139                 if (local_group) {
5140                         this_load = avg_load;
5141                 } else if (avg_load < min_load) {
5142                         min_load = avg_load;
5143                         idlest = group;
5144                 }
5145         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5146
5147         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5148                 return NULL;
5149         return idlest;
5150 }
5151
5152 /*
5153  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5154  */
5155 static int
5156 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5157 {
5158         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5159         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5160         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5161         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5162         int shallowest_idle_cpu = -1;
5163         int i;
5164
5165         /* Traverse only the allowed CPUs */
5166         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5167                 if (idle_cpu(i)) {
5168                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5169                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5170                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5171                                 /*
5172                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5173                                  * has the smallest exit latency irrespective
5174                                  * of any idle timestamp.
5175                                  */
5176                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5177                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5178                                 shallowest_idle_cpu = i;
5179                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5180                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5181                                 /*
5182                                  * If equal or no active idle state, then
5183                                  * the most recently idled CPU might have
5184                                  * a warmer cache.
5185                                  */
5186                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5187                                 shallowest_idle_cpu = i;
5188                         }
5189                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5190                         load = weighted_cpuload(i);
5191                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5192                                 min_load = load;
5193                                 least_loaded_cpu = i;
5194                         }
5195                 }
5196         }
5197
5198         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5199 }
5200
5201 /*
5202  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5203  */
5204 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5205 {
5206         struct sched_domain *sd;
5207         struct sched_group *sg;
5208         int i = task_cpu(p);
5209
5210         if (idle_cpu(target))
5211                 return target;
5212
5213         /*
5214          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5215          */
5216         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5217                 return i;
5218
5219         /*
5220          * Otherwise, iterate the domains and find an eligible idle cpu.
5221          *
5222          * A completely idle sched group at higher domains is more
5223          * desirable than an idle group at a lower level, because lower
5224          * domains have smaller groups and usually share hardware
5225          * resources which causes tasks to contend on them, e.g. x86
5226          * hyperthread siblings in the lowest domain (SMT) can contend
5227          * on the shared cpu pipeline.
5228          *
5229          * However, while we prefer idle groups at higher domains
5230          * finding an idle cpu at the lowest domain is still better than
5231          * returning 'target', which we've already established, isn't
5232          * idle.
5233          */
5234         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5235         for_each_lower_domain(sd) {
5236                 sg = sd->groups;
5237                 do {
5238                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5239                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5240                                 goto next;
5241
5242                         /* Ensure the entire group is idle */
5243                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5244                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5245                                         goto next;
5246                         }
5247
5248                         /*
5249                          * It doesn't matter which cpu we pick, the
5250                          * whole group is idle.
5251                          */
5252                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5253                                         tsk_cpus_allowed(p));
5254                         goto done;
5255 next:
5256                         sg = sg->next;
5257                 } while (sg != sd->groups);
5258         }
5259 done:
5260         return target;
5261 }
5262
5263 /*
5264  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5265  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5266  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5267  * CFS task (ie cpu_capacity).
5268  *
5269  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5270  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5271  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5272  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5273  * (arch_scale_freq_capacity()).
5274  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5275  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5276  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5277  *
5278  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5279  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5280  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5281  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5282  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5283  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5284  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5285  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5286  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5287  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5288  */
5289 static int cpu_util(int cpu)
5290 {
5291         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5292         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5293
5294         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5295 }
5296
5297 /*
5298  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5299  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5300  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5301  *
5302  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5303  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5304  *
5305  * Returns the target cpu number.
5306  *
5307  * preempt must be disabled.
5308  */
5309 static int
5310 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5311 {
5312         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5313         int cpu = smp_processor_id();
5314         int new_cpu = prev_cpu;
5315         int want_affine = 0;
5316         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5317
5318         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5319                 record_wakee(p);
5320                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5321         }
5322
5323         rcu_read_lock();
5324         for_each_domain(cpu, tmp) {
5325                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5326                         break;
5327
5328                 /*
5329                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5330                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5331                  */
5332                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5333                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5334                         affine_sd = tmp;
5335                         break;
5336                 }
5337
5338                 if (tmp->flags & sd_flag)
5339                         sd = tmp;
5340                 else if (!want_affine)
5341                         break;
5342         }
5343
5344         if (affine_sd) {
5345                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5346                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5347                         new_cpu = cpu;
5348         }
5349
5350         if (!sd) {
5351                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5352                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5353
5354         } else while (sd) {
5355                 struct sched_group *group;
5356                 int weight;
5357
5358                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5359                         sd = sd->child;
5360                         continue;
5361                 }
5362
5363                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5364                 if (!group) {
5365                         sd = sd->child;
5366                         continue;
5367                 }
5368
5369                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5370                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5371                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5372                         sd = sd->child;
5373                         continue;
5374                 }
5375
5376                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5377                 cpu = new_cpu;
5378                 weight = sd->span_weight;
5379                 sd = NULL;
5380                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5381                         if (weight <= tmp->span_weight)
5382                                 break;
5383                         if (tmp->flags & sd_flag)
5384                                 sd = tmp;
5385                 }
5386                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5387         }
5388         rcu_read_unlock();
5389
5390         return new_cpu;
5391 }
5392
5393 /*
5394  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5395  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5396  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5397  */
5398 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5399 {
5400         /*
5401          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
5402          * deal with this by subtracting the old and adding the new
5403          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
5404          * the task on the new runqueue.
5405          */
5406         if (p->state == TASK_WAKING) {
5407                 struct sched_entity *se = &p->se;
5408                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5409                 u64 min_vruntime;
5410
5411 #ifndef CONFIG_64BIT
5412                 u64 min_vruntime_copy;
5413
5414                 do {
5415                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
5416                         smp_rmb();
5417                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5418                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
5419 #else
5420                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5421 #endif
5422
5423                 se->vruntime -= min_vruntime;
5424         }
5425
5426         /*
5427          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5428          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5429          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5430          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5431          * load sounds not bad.
5432          */
5433         remove_entity_load_avg(&p->se);
5434
5435         /* Tell new CPU we are migrated */
5436         p->se.avg.last_update_time = 0;
5437
5438         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5439         p->se.exec_start = 0;
5440 }
5441
5442 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5443 {
5444         remove_entity_load_avg(&p->se);
5445 }
5446 #endif /* CONFIG_SMP */
5447
5448 static unsigned long
5449 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5450 {
5451         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5452
5453         /*
5454          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5455          * to virtual-time in his units.
5456          *
5457          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5458          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5459          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5460          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5461          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5462          *
5463          * This is especially important for buddies when the leftmost
5464          * task is higher priority than the buddy.
5465          */
5466         return calc_delta_fair(gran, se);
5467 }
5468
5469 /*
5470  * Should 'se' preempt 'curr'.
5471  *
5472  *             |s1
5473  *        |s2
5474  *   |s3
5475  *         g
5476  *      |<--->|c
5477  *
5478  *  w(c, s1) = -1
5479  *  w(c, s2) =  0
5480  *  w(c, s3) =  1
5481  *
5482  */
5483 static int
5484 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5485 {
5486         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5487
5488         if (vdiff <= 0)
5489                 return -1;
5490
5491         gran = wakeup_gran(curr, se);
5492         if (vdiff > gran)
5493                 return 1;
5494
5495         return 0;
5496 }
5497
5498 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5499 {
5500         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5501                 return;
5502
5503         for_each_sched_entity(se)
5504                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5505 }
5506
5507 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5508 {
5509         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5510                 return;
5511
5512         for_each_sched_entity(se)
5513                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5514 }
5515
5516 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5517 {
5518         for_each_sched_entity(se)
5519                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5520 }
5521
5522 /*
5523  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5524  */
5525 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5526 {
5527         struct task_struct *curr = rq->curr;
5528         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5529         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5530         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5531         int next_buddy_marked = 0;
5532
5533         if (unlikely(se == pse))
5534                 return;
5535
5536         /*
5537          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5538          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5539          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5540          * next-buddy nomination below.
5541          */
5542         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5543                 return;
5544
5545         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5546                 set_next_buddy(pse);
5547                 next_buddy_marked = 1;
5548         }
5549
5550         /*
5551          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5552          * wake up path.
5553          *
5554          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5555          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5556          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5557          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5558          * below.
5559          */
5560         if (test_tsk_need_resched(curr))
5561                 return;
5562
5563         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5564         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5565             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5566                 goto preempt;
5567
5568         /*
5569          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5570          * is driven by the tick):
5571          */
5572         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5573                 return;
5574
5575         find_matching_se(&se, &pse);
5576         update_curr(cfs_rq_of(se));
5577         BUG_ON(!pse);
5578         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5579                 /*
5580                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5581                  * triggering this preemption.
5582                  */
5583                 if (!next_buddy_marked)
5584                         set_next_buddy(pse);
5585                 goto preempt;
5586         }
5587
5588         return;
5589
5590 preempt:
5591         resched_curr(rq);
5592         /*
5593          * Only set the backward buddy when the current task is still
5594          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5595          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5596          * point, either of which can * drop the rq lock.
5597          *
5598          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5599          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5600          */
5601         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5602                 return;
5603
5604         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5605                 set_last_buddy(se);
5606 }
5607
5608 static struct task_struct *
5609 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct pin_cookie cookie)
5610 {
5611         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5612         struct sched_entity *se;
5613         struct task_struct *p;
5614         int new_tasks;
5615
5616 again:
5617 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5618         if (!cfs_rq->nr_running)
5619                 goto idle;
5620
5621         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5622                 goto simple;
5623
5624         /*
5625          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5626          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5627          *
5628          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5629          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5630          */
5631
5632         do {
5633                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5634
5635                 /*
5636                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5637                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5638                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5639                  * forget we've ever seen it.
5640                  */
5641                 if (curr) {
5642                         if (curr->on_rq)
5643                                 update_curr(cfs_rq);
5644                         else
5645                                 curr = NULL;
5646
5647                         /*
5648                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5649                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5650                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5651                          * be correct.
5652                          */
5653                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5654                                 goto simple;
5655                 }
5656
5657                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5658                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5659         } while (cfs_rq);
5660
5661         p = task_of(se);
5662
5663         /*
5664          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5665          * is a different task than we started out with, try and touch the
5666          * least amount of cfs_rqs.
5667          */
5668         if (prev != p) {
5669                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5670
5671                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5672                         int se_depth = se->depth;
5673                         int pse_depth = pse->depth;
5674
5675                         if (se_depth <= pse_depth) {
5676                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5677                                 pse = parent_entity(pse);
5678                         }
5679                         if (se_depth >= pse_depth) {
5680                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5681                                 se = parent_entity(se);
5682                         }
5683                 }
5684
5685                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5686                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5687         }
5688
5689         if (hrtick_enabled(rq))
5690                 hrtick_start_fair(rq, p);
5691
5692         return p;
5693 simple:
5694         cfs_rq = &rq->cfs;
5695 #endif
5696
5697         if (!cfs_rq->nr_running)
5698                 goto idle;
5699
5700         put_prev_task(rq, prev);
5701
5702         do {
5703                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5704                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5705                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5706         } while (cfs_rq);
5707
5708         p = task_of(se);
5709
5710         if (hrtick_enabled(rq))
5711                 hrtick_start_fair(rq, p);
5712
5713         return p;
5714
5715 idle:
5716         /*
5717          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5718          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5719          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5720          * re-start the picking loop.
5721          */
5722         lockdep_unpin_lock(&rq->lock, cookie);
5723         new_tasks = idle_balance(rq);
5724         lockdep_repin_lock(&rq->lock, cookie);
5725         /*
5726          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5727          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5728          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5729          */
5730         if (new_tasks < 0)
5731                 return RETRY_TASK;
5732
5733         if (new_tasks > 0)
5734                 goto again;
5735
5736         return NULL;
5737 }
5738
5739 /*
5740  * Account for a descheduled task:
5741  */
5742 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5743 {
5744         struct sched_entity *se = &prev->se;
5745         struct cfs_rq *cfs_rq;
5746
5747         for_each_sched_entity(se) {
5748                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5749                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5750         }
5751 }
5752
5753 /*
5754  * sched_yield() is very simple
5755  *
5756  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5757  */
5758 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5759 {
5760         struct task_struct *curr = rq->curr;
5761         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5762         struct sched_entity *se = &curr->se;
5763
5764         /*
5765          * Are we the only task in the tree?
5766          */
5767         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5768                 return;
5769
5770         clear_buddies(cfs_rq, se);
5771
5772         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5773                 update_rq_clock(rq);
5774                 /*
5775                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5776                  */
5777                 update_curr(cfs_rq);
5778                 /*
5779                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5780                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5781                  * and double the fastpath cost.
5782                  */
5783                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5784         }
5785
5786         set_skip_buddy(se);
5787 }
5788
5789 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5790 {
5791         struct sched_entity *se = &p->se;
5792
5793         /* throttled hierarchies are not runnable */
5794         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5795                 return false;
5796
5797         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5798         set_next_buddy(se);
5799
5800         yield_task_fair(rq);
5801
5802         return true;
5803 }
5804
5805 #ifdef CONFIG_SMP
5806 /**************************************************
5807  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5808  *
5809  * BASICS
5810  *
5811  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5812  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5813  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5814  *
5815  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5816  *
5817  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5818  * W_i,0 is defined as:
5819  *
5820  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5821  *
5822  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5823  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
5824  *
5825  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5826  * weight:
5827  *
5828  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5829  *
5830  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5831  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5832  * can also include other factors [XXX].
5833  *
5834  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5835  * directly from (1):
5836  *
5837  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5838  *
5839  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5840  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5841  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5842  *
5843  * [XXX expand on:
5844  *     - infeasible weights;
5845  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5846  *
5847  *
5848  * SCHED DOMAINS
5849  *
5850  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5851  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5852  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5853  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5854  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5855  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5856  * the groups.
5857  *
5858  * This yields:
5859  *
5860  *     log_2 n     1     n
5861  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5862  *     i = 0      2^i   2^i
5863  *                               `- size of each group
5864  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5865  *         |         `- freq
5866  *         `- sum over all levels
5867  *
5868  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5869  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5870  *
5871  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5872  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5873  *
5874  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5875  *
5876  *             log_2 n     
5877  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5878  *             k = 0
5879  *
5880  * And you'll find that:
5881  *
5882  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5883  *
5884  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5885  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5886  * of:
5887  *
5888  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5889  *
5890  *
5891  * WORK CONSERVING
5892  *
5893  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5894  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5895  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5896  *
5897  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5898  * time.
5899  *
5900  * [XXX more?]
5901  *
5902  *
5903  * CGROUPS
5904  *
5905  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5906  *
5907  *                                s_k,i
5908  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5909  *                                 S_k
5910  *
5911  * Where
5912  *
5913  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5914  *
5915  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5916  *
5917  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5918  * property.
5919  *
5920  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5921  *      rewrite all of this once again.]
5922  */ 
5923
5924 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5925
5926 enum fbq_type { regular, remote, all };
5927
5928 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5929 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5930 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5931 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5932
5933 struct lb_env {
5934         struct sched_domain     *sd;
5935
5936         struct rq               *src_rq;
5937         int                     src_cpu;
5938
5939         int                     dst_cpu;
5940         struct rq               *dst_rq;
5941
5942         struct cpumask          *dst_grpmask;
5943         int                     new_dst_cpu;
5944         enum cpu_idle_type      idle;
5945         long                    imbalance;
5946         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5947         struct cpumask          *cpus;
5948
5949         unsigned int            flags;
5950
5951         unsigned int            loop;
5952         unsigned int            loop_break;
5953         unsigned int            loop_max;
5954
5955         enum fbq_type           fbq_type;
5956         struct list_head        tasks;
5957 };
5958
5959 /*
5960  * Is this task likely cache-hot:
5961  */
5962 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5963 {
5964         s64 delta;
5965
5966         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5967
5968         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5969                 return 0;
5970
5971         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5972                 return 0;
5973
5974         /*
5975          * Buddy candidates are cache hot:
5976          */
5977         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5978                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5979                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5980                 return 1;
5981
5982         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5983                 return 1;
5984         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5985                 return 0;
5986
5987         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5988
5989         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5990 }
5991
5992 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5993 /*
5994  * Returns 1, if task migration degrades locality
5995  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5996  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5997  */
5998 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5999 {
6000         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6001         unsigned long src_faults, dst_faults;
6002         int src_nid, dst_nid;
6003
6004         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6005                 return -1;
6006
6007         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6008                 return -1;
6009
6010         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6011         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6012
6013         if (src_nid == dst_nid)
6014                 return -1;
6015
6016         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6017         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6018                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6019                         return 1;
6020                 else
6021                         return -1;
6022         }
6023
6024         /* Encourage migration to the preferred node. */
6025         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6026                 return 0;
6027
6028         if (numa_group) {
6029                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6030                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6031         } else {
6032                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6033                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6034         }
6035
6036         return dst_faults < src_faults;
6037 }
6038
6039 #else
6040 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6041                                              struct lb_env *env)
6042 {
6043         return -1;
6044 }
6045 #endif
6046
6047 /*
6048  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6049  */
6050 static
6051 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6052 {
6053         int tsk_cache_hot;
6054
6055         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6056
6057         /*
6058          * We do not migrate tasks that are:
6059          * 1) throttled_lb_pair, or
6060          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6061          * 3) running (obviously), or
6062          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6063          */
6064         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6065                 return 0;
6066
6067         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6068                 int cpu;
6069
6070                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6071
6072                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6073
6074                 /*
6075                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6076                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6077                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6078                  *
6079                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6080                  * one in current iteration.
6081                  */
6082                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6083                         return 0;
6084
6085                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6086                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6087                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6088                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6089                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6090                                 break;
6091                         }
6092                 }
6093
6094                 return 0;
6095         }
6096
6097         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6098         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6099
6100         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6101                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6102                 return 0;
6103         }
6104
6105         /*
6106          * Aggressive migration if:
6107          * 1) destination numa is preferred
6108          * 2) task is cache cold, or
6109          * 3) too many balance attempts have failed.
6110          */
6111         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6112         if (tsk_cache_hot == -1)
6113                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6114
6115         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6116             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6117                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6118                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6119                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6120                 }
6121                 return 1;
6122         }
6123
6124         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6125         return 0;
6126 }
6127
6128 /*
6129  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6130  */
6131 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6132 {
6133         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6134
6135         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6136         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6137         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6138 }
6139
6140 /*
6141  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6142  * part of active balancing operations within "domain".
6143  *
6144  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6145  */
6146 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6147 {
6148         struct task_struct *p, *n;
6149
6150         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6151
6152         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6153                 if (!can_migrate_task(p, env))
6154                         continue;
6155
6156                 detach_task(p, env);
6157
6158                 /*
6159                  * Right now, this is only the second place where
6160                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6161                  * so we can safely collect stats here rather than
6162                  * inside detach_tasks().
6163                  */
6164                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6165                 return p;
6166         }
6167         return NULL;
6168 }
6169
6170 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6171
6172 /*
6173  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6174  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6175  *
6176  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6177  */
6178 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6179 {
6180         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6181         struct task_struct *p;
6182         unsigned long load;
6183         int detached = 0;
6184
6185         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6186
6187         if (env->imbalance <= 0)
6188                 return 0;
6189
6190         while (!list_empty(tasks)) {
6191                 /*
6192                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6193                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6194                  */
6195                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6196                         break;
6197
6198                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6199
6200                 env->loop++;
6201                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6202                 if (env->loop > env->loop_max)
6203                         break;
6204
6205                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6206                 if (env->loop > env->loop_break) {
6207                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6208                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6209                         break;
6210                 }
6211
6212                 if (!can_migrate_task(p, env))
6213                         goto next;
6214
6215                 load = task_h_load(p);
6216
6217                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6218                         goto next;
6219
6220                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6221                         goto next;
6222
6223                 detach_task(p, env);
6224                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6225
6226                 detached++;
6227                 env->imbalance -= load;
6228
6229 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6230                 /*
6231                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6232                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6233                  * the critical section.
6234                  */
6235                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6236                         break;
6237 #endif
6238
6239                 /*
6240                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6241                  * weighted load.
6242                  */
6243                 if (env->imbalance <= 0)
6244                         break;
6245
6246                 continue;
6247 next:
6248                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6249         }
6250
6251         /*
6252          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6253          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6254          * than inside detach_one_task().
6255          */
6256         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6257
6258         return detached;
6259 }
6260
6261 /*
6262  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6263  */
6264 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6265 {
6266         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6267
6268         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6269         activate_task(rq, p, 0);
6270         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6271         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6272 }
6273
6274 /*
6275  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6276  * its new rq.
6277  */
6278 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6279 {
6280         raw_spin_lock(&rq->lock);
6281         attach_task(rq, p);
6282         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6283 }
6284
6285 /*
6286  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6287  * new rq.
6288  */
6289 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6290 {
6291         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6292         struct task_struct *p;
6293
6294         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6295
6296         while (!list_empty(tasks)) {
6297                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6298                 list_del_init(&p->se.group_node);
6299
6300                 attach_task(env->dst_rq, p);
6301         }
6302
6303         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6304 }
6305
6306 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6307 static void update_blocked_averages(int cpu)
6308 {
6309         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6310         struct cfs_rq *cfs_rq;
6311         unsigned long flags;
6312
6313         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6314         update_rq_clock(rq);
6315
6316         /*
6317          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6318          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6319          */
6320         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6321                 /* throttled entities do not contribute to load */
6322                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6323                         continue;
6324
6325                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6326                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6327         }
6328         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6329 }
6330
6331 /*
6332  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6333  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6334  * group is a fraction of its parents load.
6335  */
6336 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6337 {
6338         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6339         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6340         unsigned long now = jiffies;
6341         unsigned long load;
6342
6343         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6344                 return;
6345
6346         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6347         for_each_sched_entity(se) {
6348                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6349                 cfs_rq->h_load_next = se;
6350                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6351                         break;
6352         }
6353
6354         if (!se) {
6355                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6356                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6357         }
6358
6359         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6360                 load = cfs_rq->h_load;
6361                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6362                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6363                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6364                 cfs_rq->h_load = load;
6365                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6366         }
6367 }
6368
6369 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6370 {
6371         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6372
6373         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6374         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6375                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6376 }
6377 #else
6378 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6379 {
6380         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6381         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6382         unsigned long flags;
6383
6384         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6385         update_rq_clock(rq);
6386         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
6387         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6388 }
6389
6390 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6391 {
6392         return p->se.avg.load_avg;
6393 }
6394 #endif
6395
6396 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6397
6398 enum group_type {
6399         group_other = 0,
6400         group_imbalanced,
6401         group_overloaded,
6402 };
6403
6404 /*
6405  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6406  */
6407 struct sg_lb_stats {
6408         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6409         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6410         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6411         unsigned long load_per_task;
6412         unsigned long group_capacity;
6413         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6414         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6415         unsigned int idle_cpus;
6416         unsigned int group_weight;
6417         enum group_type group_type;
6418         int group_no_capacity;
6419 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6420         unsigned int nr_numa_running;
6421         unsigned int nr_preferred_running;
6422 #endif
6423 };
6424
6425 /*
6426  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6427  *               during load balancing.
6428  */
6429 struct sd_lb_stats {
6430         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6431         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6432         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6433         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6434         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6435
6436         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6437         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6438 };
6439
6440 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6441 {
6442         /*
6443          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6444          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6445          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6446          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6447          */
6448         *sds = (struct sd_lb_stats){
6449                 .busiest = NULL,
6450                 .local = NULL,
6451                 .total_load = 0UL,
6452                 .total_capacity = 0UL,
6453                 .busiest_stat = {
6454                         .avg_load = 0UL,
6455                         .sum_nr_running = 0,
6456                         .group_type = group_other,
6457                 },
6458         };
6459 }
6460
6461 /**
6462  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6463  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6464  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6465  *
6466  * Return: The load index.
6467  */
6468 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6469                                         enum cpu_idle_type idle)
6470 {
6471         int load_idx;
6472
6473         switch (idle) {
6474         case CPU_NOT_IDLE:
6475                 load_idx = sd->busy_idx;
6476                 break;
6477
6478         case CPU_NEWLY_IDLE:
6479                 load_idx = sd->newidle_idx;
6480                 break;
6481         default:
6482                 load_idx = sd->idle_idx;
6483                 break;
6484         }
6485
6486         return load_idx;
6487 }
6488
6489 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6490 {
6491         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6492         u64 total, used, age_stamp, avg;
6493         s64 delta;
6494
6495         /*
6496          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6497          * we read them once before doing sanity checks on them.
6498          */
6499         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6500         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6501         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6502
6503         if (unlikely(delta < 0))
6504                 delta = 0;
6505
6506         total = sched_avg_period() + delta;
6507
6508         used = div_u64(avg, total);
6509
6510         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6511                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6512
6513         return 1;
6514 }
6515
6516 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6517 {
6518         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6519         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6520
6521         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6522
6523         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6524         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6525
6526         if (!capacity)
6527                 capacity = 1;
6528
6529         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6530         sdg->sgc->capacity = capacity;
6531 }
6532
6533 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6534 {
6535         struct sched_domain *child = sd->child;
6536         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6537         unsigned long capacity;
6538         unsigned long interval;
6539
6540         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6541         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6542         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6543
6544         if (!child) {
6545                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6546                 return;
6547         }
6548
6549         capacity = 0;
6550
6551         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6552                 /*
6553                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6554                  * span the current group.
6555                  */
6556
6557                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6558                         struct sched_group_capacity *sgc;
6559                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6560
6561                         /*
6562                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6563                          * gets here before we've attached the domains to the
6564                          * runqueues.
6565                          *
6566                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6567                          * in update_cpu_capacity().
6568                          *
6569                          * This avoids capacity from being 0 and
6570                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6571                          */
6572                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6573                                 capacity += capacity_of(cpu);
6574                                 continue;
6575                         }
6576
6577                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6578                         capacity += sgc->capacity;
6579                 }
6580         } else  {
6581                 /*
6582                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6583                  * span the current group.
6584                  */ 
6585
6586                 group = child->groups;
6587                 do {
6588                         capacity += group->sgc->capacity;
6589                         group = group->next;
6590                 } while (group != child->groups);
6591         }
6592
6593         sdg->sgc->capacity = capacity;
6594 }
6595
6596 /*
6597  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6598  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6599  * Return true is the capacity is reduced
6600  */
6601 static inline int
6602 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6603 {
6604         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6605                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6606 }
6607
6608 /*
6609  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6610  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6611  *
6612  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6613  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6614  * Something like:
6615  *
6616  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6617  *              *     * * *
6618  *
6619  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6620  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6621  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6622  *
6623  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6624  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6625  * moving tasks due to affinity constraints.
6626  *
6627  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6628  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6629  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6630  * to create an effective group imbalance.
6631  *
6632  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6633  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6634  * subtle and fragile situation.
6635  */
6636
6637 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6638 {
6639         return group->sgc->imbalance;
6640 }
6641
6642 /*
6643  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6644  * be used by some tasks.
6645  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6646  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6647  * available capacity for CFS tasks.
6648  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6649  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6650  * capacity in meaningful for the load balancer.
6651  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6652  * any benefit for the load balance.
6653  */
6654 static inline bool
6655 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6656 {
6657         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6658                 return true;
6659
6660         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6661                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6662                 return true;
6663
6664         return false;
6665 }
6666
6667 /*
6668  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6669  *  handle.
6670  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6671  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6672  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6673  *  false.
6674  */
6675 static inline bool
6676 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6677 {
6678         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6679                 return false;
6680
6681         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6682                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6683                 return true;
6684
6685         return false;
6686 }
6687
6688 static inline enum
6689 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6690                           struct sg_lb_stats *sgs)
6691 {
6692         if (sgs->group_no_capacity)
6693                 return group_overloaded;
6694
6695         if (sg_imbalanced(group))
6696                 return group_imbalanced;
6697
6698         return group_other;
6699 }
6700
6701 /**
6702  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6703  * @env: The load balancing environment.
6704  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6705  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6706  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6707  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6708  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6709  */
6710 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6711                         struct sched_group *group, int load_idx,
6712                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6713                         bool *overload)
6714 {
6715         unsigned long load;
6716         int i, nr_running;
6717
6718         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6719
6720         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6721                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6722
6723                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6724                 if (local_group)
6725                         load = target_load(i, load_idx);
6726                 else
6727                         load = source_load(i, load_idx);
6728
6729                 sgs->group_load += load;
6730                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6731                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6732
6733                 nr_running = rq->nr_running;
6734                 if (nr_running > 1)
6735                         *overload = true;
6736
6737 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6738                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6739                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6740 #endif
6741                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6742                 /*
6743                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
6744                  */
6745                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
6746                         sgs->idle_cpus++;
6747         }
6748
6749         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6750         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6751         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6752
6753         if (sgs->sum_nr_running)
6754                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6755
6756         sgs->group_weight = group->group_weight;
6757
6758         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6759         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6760 }
6761
6762 /**
6763  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6764  * @env: The load balancing environment.
6765  * @sds: sched_domain statistics
6766  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6767  * @sgs: sched_group statistics
6768  *
6769  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6770  * busiest group.
6771  *
6772  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6773  * busiest group. %false otherwise.
6774  */
6775 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6776                                    struct sd_lb_stats *sds,
6777                                    struct sched_group *sg,
6778                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6779 {
6780         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6781
6782         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6783                 return true;
6784
6785         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6786                 return false;
6787
6788         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6789                 return false;
6790
6791         /* This is the busiest node in its class. */
6792         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6793                 return true;
6794
6795         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
6796         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6797                 return true;
6798         /*
6799          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6800          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6801          * higher than ourself as busy.
6802          */
6803         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6804                 if (!sds->busiest)
6805                         return true;
6806
6807                 /* Prefer to move from highest possible cpu's work */
6808                 if (group_first_cpu(sds->busiest) < group_first_cpu(sg))
6809                         return true;
6810         }
6811
6812         return false;
6813 }
6814
6815 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6816 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6817 {
6818         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6819                 return regular;
6820         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6821                 return remote;
6822         return all;
6823 }
6824
6825 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6826 {
6827         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6828                 return regular;
6829         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6830                 return remote;
6831         return all;
6832 }
6833 #else
6834 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6835 {
6836         return all;
6837 }
6838
6839 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6840 {
6841         return regular;
6842 }
6843 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6844
6845 /**
6846  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6847  * @env: The load balancing environment.
6848  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6849  */
6850 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6851 {
6852         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6853         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6854         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6855         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6856         bool overload = false;
6857
6858         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6859                 prefer_sibling = 1;
6860
6861         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6862
6863         do {
6864                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6865                 int local_group;
6866
6867                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6868                 if (local_group) {
6869                         sds->local = sg;
6870                         sgs = &sds->local_stat;
6871
6872                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6873                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6874                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6875                 }
6876
6877                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6878                                                 &overload);
6879
6880                 if (local_group)
6881                         goto next_group;
6882
6883                 /*
6884                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6885                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6886                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6887                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6888                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6889                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6890                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6891                  * the tasks on the system).
6892                  */
6893                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6894                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6895                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6896                         sgs->group_no_capacity = 1;
6897                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6898                 }
6899
6900                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6901                         sds->busiest = sg;
6902                         sds->busiest_stat = *sgs;
6903                 }
6904
6905 next_group:
6906                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6907                 sds->total_load += sgs->group_load;
6908                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6909
6910                 sg = sg->next;
6911         } while (sg != env->sd->groups);
6912
6913         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6914                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6915
6916         if (!env->sd->parent) {
6917                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6918                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6919                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6920         }
6921
6922 }
6923
6924 /**
6925  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6926  *                      sched doman.
6927  *
6928  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6929  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6930  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6931  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6932  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6933  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6934  *
6935  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6936  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6937  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6938  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6939  * number.
6940  *
6941  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6942  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6943  *
6944  * @env: The load balancing environment.
6945  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6946  */
6947 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6948 {
6949         int busiest_cpu;
6950
6951         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6952                 return 0;
6953
6954         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6955                 return 0;
6956
6957         if (!sds->busiest)
6958                 return 0;
6959
6960         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6961         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6962                 return 0;
6963
6964         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6965                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6966                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6967
6968         return 1;
6969 }
6970
6971 /**
6972  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6973  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6974  *                      load balancing.
6975  * @env: The load balancing environment.
6976  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6977  */
6978 static inline
6979 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6980 {
6981         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6982         unsigned int imbn = 2;
6983         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6984         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6985
6986         local = &sds->local_stat;
6987         busiest = &sds->busiest_stat;
6988
6989         if (!local->sum_nr_running)
6990                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6991         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6992                 imbn = 1;
6993
6994         scaled_busy_load_per_task =
6995                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6996                 busiest->group_capacity;
6997
6998         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6999             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7000                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7001                 return;
7002         }
7003
7004         /*
7005          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7006          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7007          * moving them.
7008          */
7009
7010         capa_now += busiest->group_capacity *
7011                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7012         capa_now += local->group_capacity *
7013                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7014         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7015
7016         /* Amount of load we'd subtract */
7017         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7018                 capa_move += busiest->group_capacity *
7019                             min(busiest->load_per_task,
7020                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7021         }
7022
7023         /* Amount of load we'd add */
7024         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7025             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7026                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7027                       local->group_capacity;
7028         } else {
7029                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7030                       local->group_capacity;
7031         }
7032         capa_move += local->group_capacity *
7033                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7034         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7035
7036         /* Move if we gain throughput */
7037         if (capa_move > capa_now)
7038                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7039 }
7040
7041 /**
7042  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7043  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7044  * @env: load balance environment
7045  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7046  */
7047 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7048 {
7049         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7050         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7051
7052         local = &sds->local_stat;
7053         busiest = &sds->busiest_stat;
7054
7055         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7056                 /*
7057                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7058                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7059                  */
7060                 busiest->load_per_task =
7061                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7062         }
7063
7064         /*
7065          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7066          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7067          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7068          * skipped when updating the busiest sg:
7069          */
7070         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7071             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7072                 env->imbalance = 0;
7073                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7074         }
7075
7076         /*
7077          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7078          */
7079         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7080             local->group_type   == group_overloaded) {
7081                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7082                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7083                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7084                         load_above_capacity *= NICE_0_LOAD;
7085                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7086                 } else
7087                         load_above_capacity = ~0UL;
7088         }
7089
7090         /*
7091          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7092          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7093          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7094          * we also don't want to reduce the group load below the group
7095          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7096          */
7097         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7098
7099         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7100         env->imbalance = min(
7101                 max_pull * busiest->group_capacity,
7102                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7103         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7104
7105         /*
7106          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7107          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7108          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7109          * moved
7110          */
7111         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7112                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7113 }
7114
7115 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7116
7117 /**
7118  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7119  * if there is an imbalance.
7120  *
7121  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7122  * to restore balance.
7123  *
7124  * @env: The load balancing environment.
7125  *
7126  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7127  */
7128 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7129 {
7130         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7131         struct sd_lb_stats sds;
7132
7133         init_sd_lb_stats(&sds);
7134
7135         /*
7136          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7137          * this level.
7138          */
7139         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7140         local = &sds.local_stat;
7141         busiest = &sds.busiest_stat;
7142
7143         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7144         if (check_asym_packing(env, &sds))
7145                 return sds.busiest;
7146
7147         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7148         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7149                 goto out_balanced;
7150
7151         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7152                                                 / sds.total_capacity;
7153
7154         /*
7155          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7156          * work because they assume all things are equal, which typically
7157          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7158          */
7159         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7160                 goto force_balance;
7161
7162         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7163         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7164             busiest->group_no_capacity)
7165                 goto force_balance;
7166
7167         /*
7168          * If the local group is busier than the selected busiest group
7169          * don't try and pull any tasks.
7170          */
7171         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7172                 goto out_balanced;
7173
7174         /*
7175          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7176          * average load.
7177          */
7178         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7179                 goto out_balanced;
7180
7181         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7182                 /*
7183                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7184                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7185                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7186                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7187                  * might end up to just move the imbalance on another group
7188                  */
7189                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7190                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7191                         goto out_balanced;
7192         } else {
7193                 /*
7194                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7195                  * imbalance_pct to be conservative.
7196                  */
7197                 if (100 * busiest->avg_load <=
7198                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7199                         goto out_balanced;
7200         }
7201
7202 force_balance:
7203         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7204         calculate_imbalance(env, &sds);
7205         return sds.busiest;
7206
7207 out_balanced:
7208         env->imbalance = 0;
7209         return NULL;
7210 }
7211
7212 /*
7213  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7214  */
7215 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7216                                      struct sched_group *group)
7217 {
7218         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7219         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7220         int i;
7221
7222         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7223                 unsigned long capacity, wl;
7224                 enum fbq_type rt;
7225
7226                 rq = cpu_rq(i);
7227                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7228
7229                 /*
7230                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7231                  *  - regular: there are !numa tasks
7232                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7233                  *  - all:     there is no distinction
7234                  *
7235                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7236                  * ignore those when there's better options.
7237                  *
7238                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7239                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7240                  * queue by moving tasks around inside the node.
7241                  *
7242                  * If we cannot move enough load due to this classification
7243                  * the next pass will adjust the group classification and
7244                  * allow migration of more tasks.
7245                  *
7246                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7247                  */
7248                 if (rt > env->fbq_type)
7249                         continue;
7250
7251                 capacity = capacity_of(i);
7252
7253                 wl = weighted_cpuload(i);
7254
7255                 /*
7256                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7257                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7258                  */
7259
7260                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7261                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7262                         continue;
7263
7264                 /*
7265                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7266                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7267                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7268                  * potentially running at a lower capacity.
7269                  *
7270                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7271                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7272                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7273                  * our previous maximum.
7274                  */
7275                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7276                         busiest_load = wl;
7277                         busiest_capacity = capacity;
7278                         busiest = rq;
7279                 }
7280         }
7281
7282         return busiest;
7283 }
7284
7285 /*
7286  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7287  * so long as it is large enough.
7288  */
7289 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7290
7291 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7292 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7293
7294 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7295 {
7296         struct sched_domain *sd = env->sd;
7297
7298         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7299
7300                 /*
7301                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7302                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7303                  * lowest numbered CPUs.
7304                  */
7305                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7306                         return 1;
7307         }
7308
7309         /*
7310          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7311          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7312          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7313          * available on dst_cpu.
7314          */
7315         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7316             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7317                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7318                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7319                         return 1;
7320         }
7321
7322         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7323 }
7324
7325 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7326
7327 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7328 {
7329         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7330         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7331         int cpu, balance_cpu = -1;
7332
7333         /*
7334          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7335          * to do the newly idle load balance.
7336          */
7337         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7338                 return 1;
7339
7340         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7341         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7342         /* Try to find first idle cpu */
7343         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7344                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7345                         continue;
7346
7347                 balance_cpu = cpu;
7348                 break;
7349         }
7350
7351         if (balance_cpu == -1)
7352                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7353
7354         /*
7355          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7356          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7357          */
7358         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7359 }
7360
7361 /*
7362  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7363  * tasks if there is an imbalance.
7364  */
7365 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7366                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7367                         int *continue_balancing)
7368 {
7369         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7370         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7371         struct sched_group *group;
7372         struct rq *busiest;
7373         unsigned long flags;
7374         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7375
7376         struct lb_env env = {
7377                 .sd             = sd,
7378                 .dst_cpu        = this_cpu,
7379                 .dst_rq         = this_rq,
7380                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7381                 .idle           = idle,
7382                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7383                 .cpus           = cpus,
7384                 .fbq_type       = all,
7385                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7386         };
7387
7388         /*
7389          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7390          * other cpus in our group
7391          */
7392         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7393                 env.dst_grpmask = NULL;
7394
7395         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7396
7397         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7398
7399 redo:
7400         if (!should_we_balance(&env)) {
7401                 *continue_balancing = 0;
7402                 goto out_balanced;
7403         }
7404
7405         group = find_busiest_group(&env);
7406         if (!group) {
7407                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7408                 goto out_balanced;
7409         }
7410
7411         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7412         if (!busiest) {
7413                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7414                 goto out_balanced;
7415         }
7416
7417         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7418
7419         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7420
7421         env.src_cpu = busiest->cpu;
7422         env.src_rq = busiest;
7423
7424         ld_moved = 0;
7425         if (busiest->nr_running > 1) {
7426                 /*
7427                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7428                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7429                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7430                  * correctly treated as an imbalance.
7431                  */
7432                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7433                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7434
7435 more_balance:
7436                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7437
7438                 /*
7439                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7440                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7441                  */
7442                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7443
7444                 /*
7445                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7446                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7447                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7448                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7449                  * See task_rq_lock() family for the details.
7450                  */
7451
7452                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7453
7454                 if (cur_ld_moved) {
7455                         attach_tasks(&env);
7456                         ld_moved += cur_ld_moved;
7457                 }
7458
7459                 local_irq_restore(flags);
7460
7461                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7462                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7463                         goto more_balance;
7464                 }
7465
7466                 /*
7467                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7468                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7469                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7470                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7471                  * sched_group.
7472                  *
7473                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7474                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7475                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7476                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7477                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7478                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7479                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7480                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7481                  * This however should not happen so much in practice and
7482                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7483                  * excess load moved.
7484                  */
7485                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7486
7487                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7488                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7489
7490                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7491                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7492                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7493                         env.loop         = 0;
7494                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7495
7496                         /*
7497                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7498                          * need to continue with same src_cpu.
7499                          */
7500                         goto more_balance;
7501                 }
7502
7503                 /*
7504                  * We failed to reach balance because of affinity.
7505                  */
7506                 if (sd_parent) {
7507                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7508
7509                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7510                                 *group_imbalance = 1;
7511                 }
7512
7513                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7514                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7515                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7516                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7517                                 env.loop = 0;
7518                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7519                                 goto redo;
7520                         }
7521                         goto out_all_pinned;
7522                 }
7523         }
7524
7525         if (!ld_moved) {
7526                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7527                 /*
7528                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7529                  * We do not want newidle balance, which can be very
7530                  * frequent, pollute the failure counter causing
7531                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7532                  */
7533                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7534                         sd->nr_balance_failed++;
7535
7536                 if (need_active_balance(&env)) {
7537                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7538
7539                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7540                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7541                          * moved to this_cpu
7542                          */
7543                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7544                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7545                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7546                                                             flags);
7547                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7548                                 goto out_one_pinned;
7549                         }
7550
7551                         /*
7552                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7553                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7554                          * only after active load balance is finished.
7555                          */
7556                         if (!busiest->active_balance) {
7557                                 busiest->active_balance = 1;
7558                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7559                                 active_balance = 1;
7560                         }
7561                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7562
7563                         if (active_balance) {
7564                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7565                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7566                                         &busiest->active_balance_work);
7567                         }
7568
7569                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
7570                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7571                 }
7572         } else
7573                 sd->nr_balance_failed = 0;
7574
7575         if (likely(!active_balance)) {
7576                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7577                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7578         } else {
7579                 /*
7580                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7581                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7582                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7583                  * detach_tasks).
7584                  */
7585                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7586                         sd->balance_interval *= 2;
7587         }
7588
7589         goto out;
7590
7591 out_balanced:
7592         /*
7593          * We reach balance although we may have faced some affinity
7594          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7595          */
7596         if (sd_parent) {
7597                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7598
7599                 if (*group_imbalance)
7600                         *group_imbalance = 0;
7601         }
7602
7603 out_all_pinned:
7604         /*
7605          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7606          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7607          * can try to migrate them.
7608          */
7609         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7610
7611         sd->nr_balance_failed = 0;
7612
7613 out_one_pinned:
7614         /* tune up the balancing interval */
7615         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7616                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7617                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7618                 sd->balance_interval *= 2;
7619
7620         ld_moved = 0;
7621 out:
7622         return ld_moved;
7623 }
7624
7625 static inline unsigned long
7626 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7627 {
7628         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7629
7630         if (cpu_busy)
7631                 interval *= sd->busy_factor;
7632
7633         /* scale ms to jiffies */
7634         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7635         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7636
7637         return interval;
7638 }
7639
7640 static inline void
7641 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7642 {
7643         unsigned long interval, next;
7644
7645         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7646         next = sd->last_balance + interval;
7647
7648         if (time_after(*next_balance, next))
7649                 *next_balance = next;
7650 }
7651
7652 /*
7653  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7654  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7655  */
7656 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7657 {
7658         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7659         int this_cpu = this_rq->cpu;
7660         struct sched_domain *sd;
7661         int pulled_task = 0;
7662         u64 curr_cost = 0;
7663
7664         /*
7665          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7666          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7667          */
7668         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7669
7670         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7671             !this_rq->rd->overload) {
7672                 rcu_read_lock();
7673                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7674                 if (sd)
7675                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7676                 rcu_read_unlock();
7677
7678                 goto out;
7679         }
7680
7681         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7682
7683         update_blocked_averages(this_cpu);
7684         rcu_read_lock();
7685         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7686                 int continue_balancing = 1;
7687                 u64 t0, domain_cost;
7688
7689                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7690                         continue;
7691
7692                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7693                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7694                         break;
7695                 }
7696
7697                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7698                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7699
7700                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7701                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7702                                                    &continue_balancing);
7703
7704                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7705                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7706                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7707
7708                         curr_cost += domain_cost;
7709                 }
7710
7711                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7712
7713                 /*
7714                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7715                  * now runnable tasks on this rq.
7716                  */
7717                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7718                         break;
7719         }
7720         rcu_read_unlock();
7721
7722         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7723
7724         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7725                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7726
7727         /*
7728          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7729          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7730          * pretend we pulled a task.
7731          */
7732         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7733                 pulled_task = 1;
7734
7735 out:
7736         /* Move the next balance forward */
7737         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7738                 this_rq->next_balance = next_balance;
7739
7740         /* Is there a task of a high priority class? */
7741         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7742                 pulled_task = -1;
7743
7744         if (pulled_task)
7745                 this_rq->idle_stamp = 0;
7746
7747         return pulled_task;
7748 }
7749
7750 /*
7751  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7752  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7753  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7754  * avoids physical / logical imbalances.
7755  */
7756 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7757 {
7758         struct rq *busiest_rq = data;
7759         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7760         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7761         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7762         struct sched_domain *sd;
7763         struct task_struct *p = NULL;
7764
7765         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7766
7767         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7768         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7769                      !busiest_rq->active_balance))
7770                 goto out_unlock;
7771
7772         /* Is there any task to move? */
7773         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7774                 goto out_unlock;
7775
7776         /*
7777          * This condition is "impossible", if it occurs
7778          * we need to fix it. Originally reported by
7779          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7780          */
7781         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7782
7783         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7784         rcu_read_lock();
7785         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7786                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7787                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7788                                 break;
7789         }
7790
7791         if (likely(sd)) {
7792                 struct lb_env env = {
7793                         .sd             = sd,
7794                         .dst_cpu        = target_cpu,
7795                         .dst_rq         = target_rq,
7796                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7797                         .src_rq         = busiest_rq,
7798                         .idle           = CPU_IDLE,
7799                 };
7800
7801                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7802
7803                 p = detach_one_task(&env);
7804                 if (p) {
7805                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7806                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
7807                         sd->nr_balance_failed = 0;
7808                 } else {
7809                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7810                 }
7811         }
7812         rcu_read_unlock();
7813 out_unlock:
7814         busiest_rq->active_balance = 0;
7815         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7816
7817         if (p)
7818                 attach_one_task(target_rq, p);
7819
7820         local_irq_enable();
7821
7822         return 0;
7823 }
7824
7825 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7826 {
7827         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7828 }
7829
7830 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7831 /*
7832  * idle load balancing details
7833  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7834  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7835  *   load balancing for all the idle CPUs.
7836  */
7837 static struct {
7838         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7839         atomic_t nr_cpus;
7840         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7841 } nohz ____cacheline_aligned;
7842
7843 static inline int find_new_ilb(void)
7844 {
7845         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7846
7847         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7848                 return ilb;
7849
7850         return nr_cpu_ids;
7851 }
7852
7853 /*
7854  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7855  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7856  * CPU (if there is one).
7857  */
7858 static void nohz_balancer_kick(void)
7859 {
7860         int ilb_cpu;
7861
7862         nohz.next_balance++;
7863
7864         ilb_cpu = find_new_ilb();
7865
7866         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7867                 return;
7868
7869         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7870                 return;
7871         /*
7872          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7873          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7874          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7875          * will be run before returning from the IPI.
7876          */
7877         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7878         return;
7879 }
7880
7881 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
7882 {
7883         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7884                 /*
7885                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7886                  */
7887                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7888                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7889                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7890                 }
7891                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7892         }
7893 }
7894
7895 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7896 {
7897         struct sched_domain *sd;
7898         int cpu = smp_processor_id();
7899
7900         rcu_read_lock();
7901         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7902
7903         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7904                 goto unlock;
7905         sd->nohz_idle = 0;
7906
7907         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7908 unlock:
7909         rcu_read_unlock();
7910 }
7911
7912 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7913 {
7914         struct sched_domain *sd;
7915         int cpu = smp_processor_id();
7916
7917         rcu_read_lock();
7918         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7919
7920         if (!sd || sd->nohz_idle)
7921                 goto unlock;
7922         sd->nohz_idle = 1;
7923
7924         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7925 unlock:
7926         rcu_read_unlock();
7927 }
7928
7929 /*
7930  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7931  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7932  */
7933 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7934 {
7935         /*
7936          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7937          */
7938         if (!cpu_active(cpu))
7939                 return;
7940
7941         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7942                 return;
7943
7944         /*
7945          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7946          */
7947         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7948                 return;
7949
7950         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7951         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7952         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7953 }
7954 #endif
7955
7956 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7957
7958 /*
7959  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7960  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7961  */
7962 void update_max_interval(void)
7963 {
7964         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7965 }
7966
7967 /*
7968  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7969  * and initiates a balancing operation if so.
7970  *
7971  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7972  */
7973 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7974 {
7975         int continue_balancing = 1;
7976         int cpu = rq->cpu;
7977         unsigned long interval;
7978         struct sched_domain *sd;
7979         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7980         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7981         int update_next_balance = 0;
7982         int need_serialize, need_decay = 0;
7983         u64 max_cost = 0;
7984
7985         update_blocked_averages(cpu);
7986
7987         rcu_read_lock();
7988         for_each_domain(cpu, sd) {
7989                 /*
7990                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7991                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7992                  */
7993                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7994                         sd->max_newidle_lb_cost =
7995                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7996                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7997                         need_decay = 1;
7998                 }
7999                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8000
8001                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8002                         continue;
8003
8004                 /*
8005                  * Stop the load balance at this level. There is another
8006                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8007                  * actively.
8008                  */
8009                 if (!continue_balancing) {
8010                         if (need_decay)
8011                                 continue;
8012                         break;
8013                 }
8014
8015                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8016
8017                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8018                 if (need_serialize) {
8019                         if (!spin_trylock(&balancing))
8020                                 goto out;
8021                 }
8022
8023                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8024                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8025                                 /*
8026                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8027                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8028                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8029                                  */
8030                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8031                         }
8032                         sd->last_balance = jiffies;
8033                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8034                 }
8035                 if (need_serialize)
8036                         spin_unlock(&balancing);
8037 out:
8038                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8039                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8040                         update_next_balance = 1;
8041                 }
8042         }
8043         if (need_decay) {
8044                 /*
8045                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8046                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8047                  */
8048                 rq->max_idle_balance_cost =
8049                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8050         }
8051         rcu_read_unlock();
8052
8053         /*
8054          * next_balance will be updated only when there is a need.
8055          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8056          * updated.
8057          */
8058         if (likely(update_next_balance)) {
8059                 rq->next_balance = next_balance;
8060
8061 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8062                 /*
8063                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8064                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8065                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8066                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8067                  * balance for itself and we need to update the
8068                  * nohz.next_balance accordingly.
8069                  */
8070                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8071                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8072 #endif
8073         }
8074 }
8075
8076 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8077 /*
8078  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8079  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8080  */
8081 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8082 {
8083         int this_cpu = this_rq->cpu;
8084         struct rq *rq;
8085         int balance_cpu;
8086         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8087         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8088         int update_next_balance = 0;
8089
8090         if (idle != CPU_IDLE ||
8091             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8092                 goto end;
8093
8094         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8095                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8096                         continue;
8097
8098                 /*
8099                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8100                  * work being done for other cpus. Next load
8101                  * balancing owner will pick it up.
8102                  */
8103                 if (need_resched())
8104                         break;
8105
8106                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8107
8108                 /*
8109                  * If time for next balance is due,
8110                  * do the balance.
8111                  */
8112                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8113                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8114                         update_rq_clock(rq);
8115                         cpu_load_update_idle(rq);
8116                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8117                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8118                 }
8119
8120                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8121                         next_balance = rq->next_balance;
8122                         update_next_balance = 1;
8123                 }
8124         }
8125
8126         /*
8127          * next_balance will be updated only when there is a need.
8128          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8129          * updated.
8130          */
8131         if (likely(update_next_balance))
8132                 nohz.next_balance = next_balance;
8133 end:
8134         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8135 }
8136
8137 /*
8138  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8139  * of an idle cpu in the system.
8140  *   - This rq has more than one task.
8141  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8142  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8143  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8144  *     multiple busy cpu.
8145  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8146  *     domain span are idle.
8147  */
8148 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8149 {
8150         unsigned long now = jiffies;
8151         struct sched_domain *sd;
8152         struct sched_group_capacity *sgc;
8153         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8154         bool kick = false;
8155
8156         if (unlikely(rq->idle_balance))
8157                 return false;
8158
8159        /*
8160         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8161         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8162         */
8163         set_cpu_sd_state_busy();
8164         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8165
8166         /*
8167          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8168          * balancing.
8169          */
8170         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8171                 return false;
8172
8173         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8174                 return false;
8175
8176         if (rq->nr_running >= 2)
8177                 return true;
8178
8179         rcu_read_lock();
8180         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8181         if (sd) {
8182                 sgc = sd->groups->sgc;
8183                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8184
8185                 if (nr_busy > 1) {
8186                         kick = true;
8187                         goto unlock;
8188                 }
8189
8190         }
8191
8192         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8193         if (sd) {
8194                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8195                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8196                         kick = true;
8197                         goto unlock;
8198                 }
8199         }
8200
8201         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8202         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8203                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8204                 kick = true;
8205                 goto unlock;
8206         }
8207
8208 unlock:
8209         rcu_read_unlock();
8210         return kick;
8211 }
8212 #else
8213 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8214 #endif
8215
8216 /*
8217  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8218  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8219  */
8220 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8221 {
8222         struct rq *this_rq = this_rq();
8223         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8224                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8225
8226         /*
8227          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8228          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8229          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8230          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8231          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8232          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8233          */
8234         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8235         rebalance_domains(this_rq, idle);
8236 }
8237
8238 /*
8239  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8240  */
8241 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8242 {
8243         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8244         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8245                 return;
8246
8247         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8248                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8249 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8250         if (nohz_kick_needed(rq))
8251                 nohz_balancer_kick();
8252 #endif
8253 }
8254
8255 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8256 {
8257         update_sysctl();
8258
8259         update_runtime_enabled(rq);
8260 }
8261
8262 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8263 {
8264         update_sysctl();
8265
8266         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8267         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8268 }
8269
8270 #endif /* CONFIG_SMP */
8271
8272 /*
8273  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8274  */
8275 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8276 {
8277         struct cfs_rq *cfs_rq;
8278         struct sched_entity *se = &curr->se;
8279
8280         for_each_sched_entity(se) {
8281                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8282                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8283         }
8284
8285         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8286                 task_tick_numa(rq, curr);
8287 }
8288
8289 /*
8290  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8291  *  - child not yet on the tasklist
8292  *  - preemption disabled
8293  */
8294 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8295 {
8296         struct cfs_rq *cfs_rq;
8297         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8298         struct rq *rq = this_rq();
8299
8300         raw_spin_lock(&rq->lock);
8301         update_rq_clock(rq);
8302
8303         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8304         curr = cfs_rq->curr;
8305         if (curr) {
8306                 update_curr(cfs_rq);
8307                 se->vruntime = curr->vruntime;
8308         }
8309         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8310
8311         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8312                 /*
8313                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8314                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8315                  */
8316                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8317                 resched_curr(rq);
8318         }
8319
8320         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8321         raw_spin_unlock(&rq->lock);
8322 }
8323
8324 /*
8325  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8326  * the current task.
8327  */
8328 static void
8329 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8330 {
8331         if (!task_on_rq_queued(p))
8332                 return;
8333
8334         /*
8335          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8336          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8337          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8338          */
8339         if (rq->curr == p) {
8340                 if (p->prio > oldprio)
8341                         resched_curr(rq);
8342         } else
8343                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8344 }
8345
8346 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8347 {
8348         struct sched_entity *se = &p->se;
8349
8350         /*
8351          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8352          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8353          * vruntime.
8354          */
8355         if (p->on_rq)
8356                 return true;
8357
8358         /*
8359          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8360          * But there are some cases where it has already been normalized:
8361          *
8362          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8363          *   wake_up_new_task().
8364          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8365          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8366          */
8367         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8368                 return true;
8369
8370         return false;
8371 }
8372
8373 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8374 {
8375         struct sched_entity *se = &p->se;
8376         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8377         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8378
8379         if (!vruntime_normalized(p)) {
8380                 /*
8381                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8382                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8383                  */
8384                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8385                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8386         }
8387
8388         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8389         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8390         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8391 }
8392
8393 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8394 {
8395         struct sched_entity *se = &p->se;
8396         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8397         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8398
8399 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8400         /*
8401          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8402          * class maintain depth value), reset depth properly.
8403          */
8404         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8405 #endif
8406
8407         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8408         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8409         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8410
8411         if (!vruntime_normalized(p))
8412                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8413 }
8414
8415 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8416 {
8417         detach_task_cfs_rq(p);
8418 }
8419
8420 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8421 {
8422         attach_task_cfs_rq(p);
8423
8424         if (task_on_rq_queued(p)) {
8425                 /*
8426                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8427                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8428                  * if we can still preempt the current task.
8429                  */
8430                 if (rq->curr == p)
8431                         resched_curr(rq);
8432                 else
8433                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8434         }
8435 }
8436
8437 /* Account for a task changing its policy or group.
8438  *
8439  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8440  * migrates between groups/classes.
8441  */
8442 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8443 {
8444         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8445
8446         for_each_sched_entity(se) {
8447                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8448
8449                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8450                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8451                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8452         }
8453 }
8454
8455 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8456 {
8457         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8458         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8459 #ifndef CONFIG_64BIT
8460         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8461 #endif
8462 #ifdef CONFIG_SMP
8463         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8464         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8465 #endif
8466 }
8467
8468 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8469 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
8470 {
8471         struct sched_entity *se = &p->se;
8472
8473         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8474         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8475 }
8476
8477 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8478 {
8479         detach_task_cfs_rq(p);
8480         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8481
8482 #ifdef CONFIG_SMP
8483         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8484         p->se.avg.last_update_time = 0;
8485 #endif
8486         attach_task_cfs_rq(p);
8487 }
8488
8489 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
8490 {
8491         switch (type) {
8492         case TASK_SET_GROUP:
8493                 task_set_group_fair(p);
8494                 break;
8495
8496         case TASK_MOVE_GROUP:
8497                 task_move_group_fair(p);
8498                 break;
8499         }
8500 }
8501
8502 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8503 {
8504         int i;
8505
8506         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8507
8508         for_each_possible_cpu(i) {
8509                 if (tg->cfs_rq)
8510                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8511                 if (tg->se)
8512                         kfree(tg->se[i]);
8513         }
8514
8515         kfree(tg->cfs_rq);
8516         kfree(tg->se);
8517 }
8518
8519 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8520 {
8521         struct sched_entity *se;
8522         struct cfs_rq *cfs_rq;
8523         struct rq *rq;
8524         int i;
8525
8526         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8527         if (!tg->cfs_rq)
8528                 goto err;
8529         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8530         if (!tg->se)
8531                 goto err;
8532
8533         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8534
8535         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8536
8537         for_each_possible_cpu(i) {
8538                 rq = cpu_rq(i);
8539
8540                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8541                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8542                 if (!cfs_rq)
8543                         goto err;
8544
8545                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8546                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8547                 if (!se)
8548                         goto err_free_rq;
8549
8550                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8551                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8552                 init_entity_runnable_average(se);
8553
8554                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8555                 post_init_entity_util_avg(se);
8556                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8557         }
8558
8559         return 1;
8560
8561 err_free_rq:
8562         kfree(cfs_rq);
8563 err:
8564         return 0;
8565 }
8566
8567 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8568 {
8569         unsigned long flags;
8570         struct rq *rq;
8571         int cpu;
8572
8573         for_each_possible_cpu(cpu) {
8574                 if (tg->se[cpu])
8575                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8576
8577                 /*
8578                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8579                  * check on_list without danger of it being re-added.
8580                  */
8581                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8582                         continue;
8583
8584                 rq = cpu_rq(cpu);
8585
8586                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8587                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8588                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8589         }
8590 }
8591
8592 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8593                         struct sched_entity *se, int cpu,
8594                         struct sched_entity *parent)
8595 {
8596         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8597
8598         cfs_rq->tg = tg;
8599         cfs_rq->rq = rq;
8600         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8601
8602         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8603         tg->se[cpu] = se;
8604
8605         /* se could be NULL for root_task_group */
8606         if (!se)
8607                 return;
8608
8609         if (!parent) {
8610                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8611                 se->depth = 0;
8612         } else {
8613                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8614                 se->depth = parent->depth + 1;
8615         }
8616
8617         se->my_q = cfs_rq;
8618         /* guarantee group entities always have weight */
8619         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8620         se->parent = parent;
8621 }
8622
8623 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8624
8625 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8626 {
8627         int i;
8628         unsigned long flags;
8629
8630         /*
8631          * We can't change the weight of the root cgroup.
8632          */
8633         if (!tg->se[0])
8634                 return -EINVAL;
8635
8636         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8637
8638         mutex_lock(&shares_mutex);
8639         if (tg->shares == shares)
8640                 goto done;
8641
8642         tg->shares = shares;
8643         for_each_possible_cpu(i) {
8644                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8645                 struct sched_entity *se;
8646
8647                 se = tg->se[i];
8648                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8649                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8650
8651                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8652                 update_rq_clock(rq);
8653                 for_each_sched_entity(se)
8654                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8655                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8656         }
8657
8658 done:
8659         mutex_unlock(&shares_mutex);
8660         return 0;
8661 }
8662 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8663
8664 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8665
8666 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8667 {
8668         return 1;
8669 }
8670
8671 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8672
8673 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8674
8675
8676 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8677 {
8678         struct sched_entity *se = &task->se;
8679         unsigned int rr_interval = 0;
8680
8681         /*
8682          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8683          * idle runqueue:
8684          */
8685         if (rq->cfs.load.weight)
8686                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8687
8688         return rr_interval;
8689 }
8690
8691 /*
8692  * All the scheduling class methods:
8693  */
8694 const struct sched_class fair_sched_class = {
8695         .next                   = &idle_sched_class,
8696         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8697         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8698         .yield_task             = yield_task_fair,
8699         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8700
8701         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8702
8703         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8704         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8705
8706 #ifdef CONFIG_SMP
8707         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8708         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8709
8710         .rq_online              = rq_online_fair,
8711         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8712
8713         .task_dead              = task_dead_fair,
8714         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8715 #endif
8716
8717         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8718         .task_tick              = task_tick_fair,
8719         .task_fork              = task_fork_fair,
8720
8721         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8722         .switched_from          = switched_from_fair,
8723         .switched_to            = switched_to_fair,
8724
8725         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8726
8727         .update_curr            = update_curr_fair,
8728
8729 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8730         .task_change_group      = task_change_group_fair,
8731 #endif
8732 };
8733
8734 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8735 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8736 {
8737         struct cfs_rq *cfs_rq;
8738
8739         rcu_read_lock();
8740         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8741                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8742         rcu_read_unlock();
8743 }
8744
8745 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8746 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8747 {
8748         int node;
8749         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8750
8751         for_each_online_node(node) {
8752                 if (p->numa_faults) {
8753                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8754                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8755                 }
8756                 if (p->numa_group) {
8757                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8758                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8759                 }
8760                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8761         }
8762 }
8763 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8764 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8765
8766 __init void init_sched_fair_class(void)
8767 {
8768 #ifdef CONFIG_SMP
8769         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8770
8771 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8772         nohz.next_balance = jiffies;
8773         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8774 #endif
8775 #endif /* SMP */
8776
8777 }