a72a71b501de8d1243019fad969da577b9f09c13
[cascardo/linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra <pzijlstr@redhat.com>
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables below are dependent on this value.
665  */
666 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
667 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
668 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
669
670 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
671 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
672 {
673         struct sched_avg *sa = &se->avg;
674
675         sa->last_update_time = 0;
676         /*
677          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
678          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
679          * will definitely be update (after enqueue).
680          */
681         sa->period_contrib = 1023;
682         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
683         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
684         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
685         sa->util_sum = LOAD_AVG_MAX;
686         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
687 }
688
689 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
690 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
691 #else
692 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
693 {
694 }
695 #endif
696
697 /*
698  * Update the current task's runtime statistics.
699  */
700 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
701 {
702         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
703         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
704         u64 delta_exec;
705
706         if (unlikely(!curr))
707                 return;
708
709         delta_exec = now - curr->exec_start;
710         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
711                 return;
712
713         curr->exec_start = now;
714
715         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
716                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
717
718         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
719         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
720
721         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
722         update_min_vruntime(cfs_rq);
723
724         if (entity_is_task(curr)) {
725                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
726
727                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
728                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
729                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
730         }
731
732         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
733 }
734
735 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
736 {
737         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
738 }
739
740 static inline void
741 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
742 {
743         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
744 }
745
746 /*
747  * Task is being enqueued - update stats:
748  */
749 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
750 {
751         /*
752          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
753          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
754          */
755         if (se != cfs_rq->curr)
756                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
757 }
758
759 static void
760 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
761 {
762         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
763                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
764         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
765         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
766                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
767 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
768         if (entity_is_task(se)) {
769                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
770                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
771         }
772 #endif
773         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
774 }
775
776 static inline void
777 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
778 {
779         /*
780          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
781          * waiting task:
782          */
783         if (se != cfs_rq->curr)
784                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
785 }
786
787 /*
788  * We are picking a new current task - update its stats:
789  */
790 static inline void
791 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
792 {
793         /*
794          * We are starting a new run period:
795          */
796         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
797 }
798
799 /**************************************************
800  * Scheduling class queueing methods:
801  */
802
803 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
804 /*
805  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
806  * calculated based on the tasks virtual memory size and
807  * numa_balancing_scan_size.
808  */
809 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
810 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
811
812 /* Portion of address space to scan in MB */
813 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
814
815 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
816 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
817
818 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
819 {
820         unsigned long rss = 0;
821         unsigned long nr_scan_pages;
822
823         /*
824          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
825          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
826          * on resident pages
827          */
828         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
829         rss = get_mm_rss(p->mm);
830         if (!rss)
831                 rss = nr_scan_pages;
832
833         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
834         return rss / nr_scan_pages;
835 }
836
837 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
838 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
839
840 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
841 {
842         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
843         unsigned int scan, floor;
844         unsigned int windows = 1;
845
846         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
847                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
848         floor = 1000 / windows;
849
850         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
851         return max_t(unsigned int, floor, scan);
852 }
853
854 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
855 {
856         unsigned int smin = task_scan_min(p);
857         unsigned int smax;
858
859         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
860         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
861         return max(smin, smax);
862 }
863
864 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
865 {
866         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
867         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
868 }
869
870 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
871 {
872         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
873         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
874 }
875
876 struct numa_group {
877         atomic_t refcount;
878
879         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
880         int nr_tasks;
881         pid_t gid;
882
883         struct rcu_head rcu;
884         nodemask_t active_nodes;
885         unsigned long total_faults;
886         /*
887          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
888          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
889          * more by CPU use than by memory faults.
890          */
891         unsigned long *faults_cpu;
892         unsigned long faults[0];
893 };
894
895 /* Shared or private faults. */
896 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
897
898 /* Memory and CPU locality */
899 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
900
901 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
902 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
903
904 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
905 {
906         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
907 }
908
909 /*
910  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
911  * occupy the first half of the array. The second half of the
912  * array is for current counters, which are averaged into the
913  * first set by task_numa_placement.
914  */
915 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
916 {
917         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
918 }
919
920 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
921 {
922         if (!p->numa_faults)
923                 return 0;
924
925         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
926                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
927 }
928
929 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
930 {
931         if (!p->numa_group)
932                 return 0;
933
934         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
935                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
936 }
937
938 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
939 {
940         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
941                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
942 }
943
944 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
945 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
946                                         int maxdist, bool task)
947 {
948         unsigned long score = 0;
949         int node;
950
951         /*
952          * All nodes are directly connected, and the same distance
953          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
954          */
955         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
956                 return 0;
957
958         /*
959          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
960          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
961          */
962         for_each_online_node(node) {
963                 unsigned long faults;
964                 int dist = node_distance(nid, node);
965
966                 /*
967                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
968                  * for placement; nid was already counted.
969                  */
970                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
971                         continue;
972
973                 /*
974                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
975                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
976                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
977                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
978                  * of each group. Skip other nodes.
979                  */
980                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
981                                         dist > maxdist)
982                         continue;
983
984                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
985                 if (task)
986                         faults = task_faults(p, node);
987                 else
988                         faults = group_faults(p, node);
989
990                 /*
991                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
992                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
993                  * directly connected bounce traffic through intermediate
994                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
995                  * The further away a node is, the less the faults count.
996                  * This seems to result in good task placement.
997                  */
998                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
999                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1000                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1001                 }
1002
1003                 score += faults;
1004         }
1005
1006         return score;
1007 }
1008
1009 /*
1010  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1011  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1012  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1013  * evenly spread out between numa nodes.
1014  */
1015 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1016                                         int dist)
1017 {
1018         unsigned long faults, total_faults;
1019
1020         if (!p->numa_faults)
1021                 return 0;
1022
1023         total_faults = p->total_numa_faults;
1024
1025         if (!total_faults)
1026                 return 0;
1027
1028         faults = task_faults(p, nid);
1029         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1030
1031         return 1000 * faults / total_faults;
1032 }
1033
1034 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1035                                          int dist)
1036 {
1037         unsigned long faults, total_faults;
1038
1039         if (!p->numa_group)
1040                 return 0;
1041
1042         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1043
1044         if (!total_faults)
1045                 return 0;
1046
1047         faults = group_faults(p, nid);
1048         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1049
1050         return 1000 * faults / total_faults;
1051 }
1052
1053 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1054                                 int src_nid, int dst_cpu)
1055 {
1056         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1057         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1058         int last_cpupid, this_cpupid;
1059
1060         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1061
1062         /*
1063          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1064          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1065          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1066          *
1067          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1068          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1069          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1070          *
1071          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1072          * same result twice in a row, given these samples are fully
1073          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1074          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1075          *
1076          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1077          * act on an unlikely task<->page relation.
1078          */
1079         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1080         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1081                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1082                 return false;
1083
1084         /* Always allow migrate on private faults */
1085         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1086                 return true;
1087
1088         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1089         if (!ng)
1090                 return true;
1091
1092         /*
1093          * Do not migrate if the destination is not a node that
1094          * is actively used by this numa group.
1095          */
1096         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1097                 return false;
1098
1099         /*
1100          * Source is a node that is not actively used by this
1101          * numa group, while the destination is. Migrate.
1102          */
1103         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1104                 return true;
1105
1106         /*
1107          * Both source and destination are nodes in active
1108          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1109          * by migrating from more heavily used groups, to less
1110          * heavily used ones, spreading the load around.
1111          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1112          */
1113         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1114 }
1115
1116 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1117 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1118 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1119 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1120 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1121
1122 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1123 struct numa_stats {
1124         unsigned long nr_running;
1125         unsigned long load;
1126
1127         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1128         unsigned long compute_capacity;
1129
1130         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1131         unsigned long task_capacity;
1132         int has_free_capacity;
1133 };
1134
1135 /*
1136  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1137  */
1138 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1139 {
1140         int smt, cpu, cpus = 0;
1141         unsigned long capacity;
1142
1143         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1144         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1145                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1146
1147                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1148                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1149                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1150
1151                 cpus++;
1152         }
1153
1154         /*
1155          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1156          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1157          * not find this node attractive.
1158          *
1159          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1160          * imbalance and bail there.
1161          */
1162         if (!cpus)
1163                 return;
1164
1165         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1166         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1167         capacity = cpus / smt; /* cores */
1168
1169         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1170                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1171         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1172 }
1173
1174 struct task_numa_env {
1175         struct task_struct *p;
1176
1177         int src_cpu, src_nid;
1178         int dst_cpu, dst_nid;
1179
1180         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1181
1182         int imbalance_pct;
1183         int dist;
1184
1185         struct task_struct *best_task;
1186         long best_imp;
1187         int best_cpu;
1188 };
1189
1190 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1191                              struct task_struct *p, long imp)
1192 {
1193         if (env->best_task)
1194                 put_task_struct(env->best_task);
1195         if (p)
1196                 get_task_struct(p);
1197
1198         env->best_task = p;
1199         env->best_imp = imp;
1200         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1201 }
1202
1203 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1204                                 struct task_numa_env *env)
1205 {
1206         long imb, old_imb;
1207         long orig_src_load, orig_dst_load;
1208         long src_capacity, dst_capacity;
1209
1210         /*
1211          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1212          *
1213          * src_load        dst_load
1214          * ------------ vs ---------
1215          * src_capacity    dst_capacity
1216          */
1217         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1218         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1219
1220         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1221         if (dst_load < src_load)
1222                 swap(dst_load, src_load);
1223
1224         /* Is the difference below the threshold? */
1225         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1226               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1227         if (imb <= 0)
1228                 return false;
1229
1230         /*
1231          * The imbalance is above the allowed threshold.
1232          * Compare it with the old imbalance.
1233          */
1234         orig_src_load = env->src_stats.load;
1235         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1236
1237         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1238                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1239
1240         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1241                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1242
1243         /* Would this change make things worse? */
1244         return (imb > old_imb);
1245 }
1246
1247 /*
1248  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1249  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1250  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1251  * be exchanged with the source task
1252  */
1253 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1254                               long taskimp, long groupimp)
1255 {
1256         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1257         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1258         struct task_struct *cur;
1259         long src_load, dst_load;
1260         long load;
1261         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1262         long moveimp = imp;
1263         int dist = env->dist;
1264
1265         rcu_read_lock();
1266
1267         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1268         cur = dst_rq->curr;
1269         /*
1270          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1271          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1272          * is safe under RCU read lock.
1273          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1274          * put_task_struct() after the last schedule().
1275          */
1276         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1277                 cur = NULL;
1278         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1279
1280         /*
1281          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1282          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1283          */
1284         if (cur == env->p)
1285                 goto unlock;
1286
1287         /*
1288          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1289          * source and destination node. Calculate the total differential for
1290          * the source task and potential destination task. The more negative
1291          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1292          * be incurred if the tasks were swapped.
1293          */
1294         if (cur) {
1295                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1296                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1297                         goto unlock;
1298
1299                 /*
1300                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1301                  * in any group then look only at task weights.
1302                  */
1303                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1304                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1305                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1306                         /*
1307                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1308                          * tasks within a group over tiny differences.
1309                          */
1310                         if (cur->numa_group)
1311                                 imp -= imp/16;
1312                 } else {
1313                         /*
1314                          * Compare the group weights. If a task is all by
1315                          * itself (not part of a group), use the task weight
1316                          * instead.
1317                          */
1318                         if (cur->numa_group)
1319                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1320                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1321                         else
1322                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1323                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1324                 }
1325         }
1326
1327         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1328                 goto unlock;
1329
1330         if (!cur) {
1331                 /* Is there capacity at our destination? */
1332                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1333                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1334                         goto unlock;
1335
1336                 goto balance;
1337         }
1338
1339         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1340         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1341                         dst_rq->nr_running == 1)
1342                 goto assign;
1343
1344         /*
1345          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1346          */
1347 balance:
1348         load = task_h_load(env->p);
1349         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1350         src_load = env->src_stats.load - load;
1351
1352         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1353                 /*
1354                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1355                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1356                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1357                  * so an actually idle CPU will win.
1358                  */
1359                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1360                         imp = moveimp - 1;
1361                         cur = NULL;
1362                         goto assign;
1363                 }
1364         }
1365
1366         if (imp <= env->best_imp)
1367                 goto unlock;
1368
1369         if (cur) {
1370                 load = task_h_load(cur);
1371                 dst_load -= load;
1372                 src_load += load;
1373         }
1374
1375         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1376                 goto unlock;
1377
1378         /*
1379          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1380          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1381          */
1382         if (!cur)
1383                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1384
1385 assign:
1386         task_numa_assign(env, cur, imp);
1387 unlock:
1388         rcu_read_unlock();
1389 }
1390
1391 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1392                                 long taskimp, long groupimp)
1393 {
1394         int cpu;
1395
1396         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1397                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1398                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1399                         continue;
1400
1401                 env->dst_cpu = cpu;
1402                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1403         }
1404 }
1405
1406 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1407 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1408 {
1409         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1410         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1411
1412         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1413                 return false;
1414
1415         /*
1416          * Only consider a task move if the source has a higher load
1417          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1418          *
1419          *      src->load                dst->load
1420          * --------------------- vs ---------------------
1421          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1422          */
1423         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1424
1425             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1426                 return true;
1427
1428         return false;
1429 }
1430
1431 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1432 {
1433         struct task_numa_env env = {
1434                 .p = p,
1435
1436                 .src_cpu = task_cpu(p),
1437                 .src_nid = task_node(p),
1438
1439                 .imbalance_pct = 112,
1440
1441                 .best_task = NULL,
1442                 .best_imp = 0,
1443                 .best_cpu = -1
1444         };
1445         struct sched_domain *sd;
1446         unsigned long taskweight, groupweight;
1447         int nid, ret, dist;
1448         long taskimp, groupimp;
1449
1450         /*
1451          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1452          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1453          *
1454          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1455          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1456          * to satisfy here.
1457          */
1458         rcu_read_lock();
1459         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1460         if (sd)
1461                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1462         rcu_read_unlock();
1463
1464         /*
1465          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1466          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1467          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1468          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1469          */
1470         if (unlikely(!sd)) {
1471                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1472                 return -EINVAL;
1473         }
1474
1475         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1476         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1477         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1478         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1479         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1480         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1481         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1482         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1483
1484         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1485         if (numa_has_capacity(&env))
1486                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1487
1488         /*
1489          * Look at other nodes in these cases:
1490          * - there is no space available on the preferred_nid
1491          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1492          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1493          *   we need to check other locations.
1494          */
1495         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1496                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1497                 for_each_online_node(nid) {
1498                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1499                                 continue;
1500
1501                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1502                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1503                                                 dist != env.dist) {
1504                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1505                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1506                         }
1507
1508                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1509                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1510                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1511                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1512                                 continue;
1513
1514                         env.dist = dist;
1515                         env.dst_nid = nid;
1516                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1517                         if (numa_has_capacity(&env))
1518                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1519                 }
1520         }
1521
1522         /*
1523          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1524          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1525          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1526          * settle down.
1527          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1528          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1529          */
1530         if (p->numa_group) {
1531                 if (env.best_cpu == -1)
1532                         nid = env.src_nid;
1533                 else
1534                         nid = env.dst_nid;
1535
1536                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1537                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1538         }
1539
1540         /* No better CPU than the current one was found. */
1541         if (env.best_cpu == -1)
1542                 return -EAGAIN;
1543
1544         /*
1545          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1546          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1547          */
1548         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1549
1550         if (env.best_task == NULL) {
1551                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1552                 if (ret != 0)
1553                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1554                 return ret;
1555         }
1556
1557         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1558         if (ret != 0)
1559                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1560         put_task_struct(env.best_task);
1561         return ret;
1562 }
1563
1564 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1565 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1566 {
1567         unsigned long interval = HZ;
1568
1569         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1570         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1571                 return;
1572
1573         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1574         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1575         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1576
1577         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1578         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1579                 return;
1580
1581         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1582         task_numa_migrate(p);
1583 }
1584
1585 /*
1586  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1587  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1588  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1589  * located.
1590  *
1591  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1592  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1593  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1594  * only removed when they drop below 3/16.
1595  */
1596 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1597 {
1598         unsigned long faults, max_faults = 0;
1599         int nid;
1600
1601         for_each_online_node(nid) {
1602                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1603                 if (faults > max_faults)
1604                         max_faults = faults;
1605         }
1606
1607         for_each_online_node(nid) {
1608                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1609                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1610                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1611                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1612                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1613                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1614         }
1615 }
1616
1617 /*
1618  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1619  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1620  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1621  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1622  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1623  */
1624 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1625 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1626
1627 /*
1628  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1629  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1630  * the page accesses are shared with other processes.
1631  * Otherwise, decrease the scan period.
1632  */
1633 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1634                         unsigned long shared, unsigned long private)
1635 {
1636         unsigned int period_slot;
1637         int ratio;
1638         int diff;
1639
1640         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1641         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1642
1643         /*
1644          * If there were no record hinting faults then either the task is
1645          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1646          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1647          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1648          * node is overloaded. In either case, scan slower
1649          */
1650         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1651                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1652                         p->numa_scan_period << 1);
1653
1654                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1655                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1656
1657                 return;
1658         }
1659
1660         /*
1661          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1662          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1663          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1664          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1665          */
1666         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1667         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1668         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1669                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1670                 if (!slot)
1671                         slot = 1;
1672                 diff = slot * period_slot;
1673         } else {
1674                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1675
1676                 /*
1677                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1678                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1679                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1680                  * speaking the intent is that there is little point
1681                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1682                  * simply bounce migrations uselessly
1683                  */
1684                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1685                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1686         }
1687
1688         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1689                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1690         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1691 }
1692
1693 /*
1694  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1695  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1696  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1697  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1698  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1699  */
1700 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1701 {
1702         u64 runtime, delta, now;
1703         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1704         now = p->se.exec_start;
1705         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1706
1707         if (p->last_task_numa_placement) {
1708                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1709                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1710         } else {
1711                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1712                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1713         }
1714
1715         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1716         p->last_task_numa_placement = now;
1717
1718         return delta;
1719 }
1720
1721 /*
1722  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1723  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1724  * otherwise workloads might not converge.
1725  */
1726 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1727 {
1728         nodemask_t nodes;
1729         int dist;
1730
1731         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1732         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1733                 return nid;
1734
1735         /*
1736          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1737          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1738          * both the node itself, and on nearby nodes.
1739          */
1740         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1741                 unsigned long score, max_score = 0;
1742                 int node, max_node = nid;
1743
1744                 dist = sched_max_numa_distance;
1745
1746                 for_each_online_node(node) {
1747                         score = group_weight(p, node, dist);
1748                         if (score > max_score) {
1749                                 max_score = score;
1750                                 max_node = node;
1751                         }
1752                 }
1753                 return max_node;
1754         }
1755
1756         /*
1757          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1758          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1759          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1760          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1761          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1762          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1763          * keep the complexity of the search down.
1764          */
1765         nodes = node_online_map;
1766         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1767                 unsigned long max_faults = 0;
1768                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1769                 int a, b;
1770
1771                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1772                 if (!find_numa_distance(dist))
1773                         continue;
1774
1775                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1776                         unsigned long faults = 0;
1777                         nodemask_t this_group;
1778                         nodes_clear(this_group);
1779
1780                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1781                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1782                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1783                                         faults += group_faults(p, b);
1784                                         node_set(b, this_group);
1785                                         node_clear(b, nodes);
1786                                 }
1787                         }
1788
1789                         /* Remember the top group. */
1790                         if (faults > max_faults) {
1791                                 max_faults = faults;
1792                                 max_group = this_group;
1793                                 /*
1794                                  * subtle: at the smallest distance there is
1795                                  * just one node left in each "group", the
1796                                  * winner is the preferred nid.
1797                                  */
1798                                 nid = a;
1799                         }
1800                 }
1801                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1802                 if (!max_faults)
1803                         break;
1804                 nodes = max_group;
1805         }
1806         return nid;
1807 }
1808
1809 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1810 {
1811         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1812         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1813         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1814         unsigned long total_faults;
1815         u64 runtime, period;
1816         spinlock_t *group_lock = NULL;
1817
1818         /*
1819          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1820          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1821          * that the field is read in a single access:
1822          */
1823         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1824         if (p->numa_scan_seq == seq)
1825                 return;
1826         p->numa_scan_seq = seq;
1827         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1828
1829         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1830                        p->numa_faults_locality[1];
1831         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1832
1833         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1834         if (p->numa_group) {
1835                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1836                 spin_lock_irq(group_lock);
1837         }
1838
1839         /* Find the node with the highest number of faults */
1840         for_each_online_node(nid) {
1841                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1842                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1843                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1844                 int priv;
1845
1846                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1847                         long diff, f_diff, f_weight;
1848
1849                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1850                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1851                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1852                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1853
1854                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1855                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1856                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1857                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1858
1859                         /*
1860                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1861                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1862                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1863                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1864                          * faults are less important.
1865                          */
1866                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1867                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1868                                    (total_faults + 1);
1869                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1870                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1871
1872                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1873                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1874                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1875                         p->total_numa_faults += diff;
1876                         if (p->numa_group) {
1877                                 /*
1878                                  * safe because we can only change our own group
1879                                  *
1880                                  * mem_idx represents the offset for a given
1881                                  * nid and priv in a specific region because it
1882                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1883                                  */
1884                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1885                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1886                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1887                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1888                         }
1889                 }
1890
1891                 if (faults > max_faults) {
1892                         max_faults = faults;
1893                         max_nid = nid;
1894                 }
1895
1896                 if (group_faults > max_group_faults) {
1897                         max_group_faults = group_faults;
1898                         max_group_nid = nid;
1899                 }
1900         }
1901
1902         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1903
1904         if (p->numa_group) {
1905                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1906                 spin_unlock_irq(group_lock);
1907                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1908         }
1909
1910         if (max_faults) {
1911                 /* Set the new preferred node */
1912                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1913                         sched_setnuma(p, max_nid);
1914
1915                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1916                         numa_migrate_preferred(p);
1917         }
1918 }
1919
1920 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1921 {
1922         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1923 }
1924
1925 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1926 {
1927         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1928                 kfree_rcu(grp, rcu);
1929 }
1930
1931 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1932                         int *priv)
1933 {
1934         struct numa_group *grp, *my_grp;
1935         struct task_struct *tsk;
1936         bool join = false;
1937         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1938         int i;
1939
1940         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1941                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1942                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1943
1944                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1945                 if (!grp)
1946                         return;
1947
1948                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1949                 spin_lock_init(&grp->lock);
1950                 grp->gid = p->pid;
1951                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1952                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1953                                                 nr_node_ids;
1954
1955                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1956
1957                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1958                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1959
1960                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1961
1962                 grp->nr_tasks++;
1963                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1964         }
1965
1966         rcu_read_lock();
1967         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1968
1969         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1970                 goto no_join;
1971
1972         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1973         if (!grp)
1974                 goto no_join;
1975
1976         my_grp = p->numa_group;
1977         if (grp == my_grp)
1978                 goto no_join;
1979
1980         /*
1981          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1982          * the other task will join us.
1983          */
1984         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1985                 goto no_join;
1986
1987         /*
1988          * Tie-break on the grp address.
1989          */
1990         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1991                 goto no_join;
1992
1993         /* Always join threads in the same process. */
1994         if (tsk->mm == current->mm)
1995                 join = true;
1996
1997         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1998         if (flags & TNF_SHARED)
1999                 join = true;
2000
2001         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2002         *priv = !join;
2003
2004         if (join && !get_numa_group(grp))
2005                 goto no_join;
2006
2007         rcu_read_unlock();
2008
2009         if (!join)
2010                 return;
2011
2012         BUG_ON(irqs_disabled());
2013         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2014
2015         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2016                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2017                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2018         }
2019         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2020         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2021
2022         my_grp->nr_tasks--;
2023         grp->nr_tasks++;
2024
2025         spin_unlock(&my_grp->lock);
2026         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2027
2028         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2029
2030         put_numa_group(my_grp);
2031         return;
2032
2033 no_join:
2034         rcu_read_unlock();
2035         return;
2036 }
2037
2038 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2039 {
2040         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2041         void *numa_faults = p->numa_faults;
2042         unsigned long flags;
2043         int i;
2044
2045         if (grp) {
2046                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2047                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2048                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2049                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2050
2051                 grp->nr_tasks--;
2052                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2053                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2054                 put_numa_group(grp);
2055         }
2056
2057         p->numa_faults = NULL;
2058         kfree(numa_faults);
2059 }
2060
2061 /*
2062  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2063  */
2064 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2065 {
2066         struct task_struct *p = current;
2067         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2068         int cpu_node = task_node(current);
2069         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2070         int priv;
2071
2072         if (!numabalancing_enabled)
2073                 return;
2074
2075         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2076         if (!p->mm)
2077                 return;
2078
2079         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2080         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2081                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2082                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2083
2084                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2085                 if (!p->numa_faults)
2086                         return;
2087
2088                 p->total_numa_faults = 0;
2089                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2090         }
2091
2092         /*
2093          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2094          * to be private if the accessing pid has not changed
2095          */
2096         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2097                 priv = 1;
2098         } else {
2099                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2100                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2101                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2102         }
2103
2104         /*
2105          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2106          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2107          * actively using should be counted as local. This allows the
2108          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2109          */
2110         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2111                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2112                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2113                 local = 1;
2114
2115         task_numa_placement(p);
2116
2117         /*
2118          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2119          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2120          */
2121         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2122                 numa_migrate_preferred(p);
2123
2124         if (migrated)
2125                 p->numa_pages_migrated += pages;
2126         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2127                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2128
2129         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2130         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2131         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2132 }
2133
2134 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2135 {
2136         /*
2137          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2138          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2139          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2140          * much of an issue though, since this is just used for
2141          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2142          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2143          */
2144         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2145         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2146 }
2147
2148 /*
2149  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2150  * Triggered from task_tick_numa().
2151  */
2152 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2153 {
2154         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2155         struct task_struct *p = current;
2156         struct mm_struct *mm = p->mm;
2157         struct vm_area_struct *vma;
2158         unsigned long start, end;
2159         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2160         long pages;
2161
2162         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2163
2164         work->next = work; /* protect against double add */
2165         /*
2166          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2167          *
2168          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2169          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2170          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2171          * work.
2172          */
2173         if (p->flags & PF_EXITING)
2174                 return;
2175
2176         if (!mm->numa_next_scan) {
2177                 mm->numa_next_scan = now +
2178                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2179         }
2180
2181         /*
2182          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2183          */
2184         migrate = mm->numa_next_scan;
2185         if (time_before(now, migrate))
2186                 return;
2187
2188         if (p->numa_scan_period == 0) {
2189                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2190                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2191         }
2192
2193         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2194         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2195                 return;
2196
2197         /*
2198          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2199          * the next time around.
2200          */
2201         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2202
2203         start = mm->numa_scan_offset;
2204         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2205         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2206         if (!pages)
2207                 return;
2208
2209         down_read(&mm->mmap_sem);
2210         vma = find_vma(mm, start);
2211         if (!vma) {
2212                 reset_ptenuma_scan(p);
2213                 start = 0;
2214                 vma = mm->mmap;
2215         }
2216         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2217                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2218                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2219                         continue;
2220                 }
2221
2222                 /*
2223                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2224                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2225                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2226                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2227                  */
2228                 if (!vma->vm_mm ||
2229                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2230                         continue;
2231
2232                 /*
2233                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2234                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2235                  */
2236                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2237                         continue;
2238
2239                 do {
2240                         start = max(start, vma->vm_start);
2241                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2242                         end = min(end, vma->vm_end);
2243                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
2244
2245                         /*
2246                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
2247                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
2248                          * address space is quickly skipped.
2249                          */
2250                         if (nr_pte_updates)
2251                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2252
2253                         start = end;
2254                         if (pages <= 0)
2255                                 goto out;
2256
2257                         cond_resched();
2258                 } while (end != vma->vm_end);
2259         }
2260
2261 out:
2262         /*
2263          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2264          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2265          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2266          * scanner to the start so check it now.
2267          */
2268         if (vma)
2269                 mm->numa_scan_offset = start;
2270         else
2271                 reset_ptenuma_scan(p);
2272         up_read(&mm->mmap_sem);
2273 }
2274
2275 /*
2276  * Drive the periodic memory faults..
2277  */
2278 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2279 {
2280         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2281         u64 period, now;
2282
2283         /*
2284          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2285          */
2286         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2287                 return;
2288
2289         /*
2290          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2291          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2292          * task needs to have done some actual work before we bother with
2293          * NUMA placement.
2294          */
2295         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2296         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2297
2298         if (now - curr->node_stamp > period) {
2299                 if (!curr->node_stamp)
2300                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2301                 curr->node_stamp += period;
2302
2303                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2304                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2305                         task_work_add(curr, work, true);
2306                 }
2307         }
2308 }
2309 #else
2310 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2311 {
2312 }
2313
2314 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2315 {
2316 }
2317
2318 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2319 {
2320 }
2321 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2322
2323 static void
2324 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2325 {
2326         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2327         if (!parent_entity(se))
2328                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2329 #ifdef CONFIG_SMP
2330         if (entity_is_task(se)) {
2331                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2332
2333                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2334                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2335         }
2336 #endif
2337         cfs_rq->nr_running++;
2338 }
2339
2340 static void
2341 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2342 {
2343         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2344         if (!parent_entity(se))
2345                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2346         if (entity_is_task(se)) {
2347                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2348                 list_del_init(&se->group_node);
2349         }
2350         cfs_rq->nr_running--;
2351 }
2352
2353 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2354 # ifdef CONFIG_SMP
2355 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2356 {
2357         long tg_weight;
2358
2359         /*
2360          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2361          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2362          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2363          */
2364         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2365         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2366         tg_weight += cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
2367
2368         return tg_weight;
2369 }
2370
2371 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2372 {
2373         long tg_weight, load, shares;
2374
2375         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2376         load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
2377
2378         shares = (tg->shares * load);
2379         if (tg_weight)
2380                 shares /= tg_weight;
2381
2382         if (shares < MIN_SHARES)
2383                 shares = MIN_SHARES;
2384         if (shares > tg->shares)
2385                 shares = tg->shares;
2386
2387         return shares;
2388 }
2389 # else /* CONFIG_SMP */
2390 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2391 {
2392         return tg->shares;
2393 }
2394 # endif /* CONFIG_SMP */
2395 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2396                             unsigned long weight)
2397 {
2398         if (se->on_rq) {
2399                 /* commit outstanding execution time */
2400                 if (cfs_rq->curr == se)
2401                         update_curr(cfs_rq);
2402                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2403         }
2404
2405         update_load_set(&se->load, weight);
2406
2407         if (se->on_rq)
2408                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2409 }
2410
2411 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2412
2413 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2414 {
2415         struct task_group *tg;
2416         struct sched_entity *se;
2417         long shares;
2418
2419         tg = cfs_rq->tg;
2420         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2421         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2422                 return;
2423 #ifndef CONFIG_SMP
2424         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2425                 return;
2426 #endif
2427         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2428
2429         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2430 }
2431 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2432 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2433 {
2434 }
2435 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2436
2437 #ifdef CONFIG_SMP
2438 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2439 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2440         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2441         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2442         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2443         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2444         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2445         0x85aac367, 0x82cd8698,
2446 };
2447
2448 /*
2449  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2450  * over-estimates when re-combining.
2451  */
2452 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2453             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2454          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2455         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2456 };
2457
2458 /*
2459  * Approximate:
2460  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2461  */
2462 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2463 {
2464         unsigned int local_n;
2465
2466         if (!n)
2467                 return val;
2468         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2469                 return 0;
2470
2471         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2472         local_n = n;
2473
2474         /*
2475          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2476          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2477          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2478          *
2479          * To achieve constant time decay_load.
2480          */
2481         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2482                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2483                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2484         }
2485
2486         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2487         return val;
2488 }
2489
2490 /*
2491  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2492  * average will be: \Sum 1024*y^n
2493  *
2494  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2495  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2496  */
2497 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2498 {
2499         u32 contrib = 0;
2500
2501         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2502                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2503         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2504                 return LOAD_AVG_MAX;
2505
2506         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2507         do {
2508                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2509                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2510
2511                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2512         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2513
2514         contrib = decay_load(contrib, n);
2515         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2516 }
2517
2518 /*
2519  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2520  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2521  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2522  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2523  *
2524  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2525  *      p0            p1           p2
2526  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2527  *
2528  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2529  *
2530  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2531  * following representation of historical load:
2532  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2533  *
2534  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2535  *   y^32 = 0.5
2536  *
2537  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2538  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2539  * (u_0).
2540  *
2541  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2542  * sum again by y is sufficient to update:
2543  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2544  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2545  */
2546 static __always_inline int
2547 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2548                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2549 {
2550         u64 delta, periods;
2551         u32 contrib;
2552         int delta_w, decayed = 0;
2553         unsigned long scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2554
2555         delta = now - sa->last_update_time;
2556         /*
2557          * This should only happen when time goes backwards, which it
2558          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2559          */
2560         if ((s64)delta < 0) {
2561                 sa->last_update_time = now;
2562                 return 0;
2563         }
2564
2565         /*
2566          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2567          * approximation of 1us and fast to compute.
2568          */
2569         delta >>= 10;
2570         if (!delta)
2571                 return 0;
2572         sa->last_update_time = now;
2573
2574         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2575         delta_w = sa->period_contrib;
2576         if (delta + delta_w >= 1024) {
2577                 decayed = 1;
2578
2579                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2580                 sa->period_contrib = 0;
2581
2582                 /*
2583                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2584                  * out how much from delta we need to complete the current
2585                  * period and accrue it.
2586                  */
2587                 delta_w = 1024 - delta_w;
2588                 if (weight) {
2589                         sa->load_sum += weight * delta_w;
2590                         if (cfs_rq)
2591                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * delta_w;
2592                 }
2593                 if (running)
2594                         sa->util_sum += delta_w * scale_freq >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2595
2596                 delta -= delta_w;
2597
2598                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2599                 periods = delta / 1024;
2600                 delta %= 1024;
2601
2602                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2603                 if (cfs_rq) {
2604                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2605                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2606                 }
2607                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2608
2609                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2610                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2611                 if (weight) {
2612                         sa->load_sum += weight * contrib;
2613                         if (cfs_rq)
2614                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2615                 }
2616                 if (running)
2617                         sa->util_sum += contrib * scale_freq >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2618         }
2619
2620         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2621         if (weight) {
2622                 sa->load_sum += weight * delta;
2623                 if (cfs_rq)
2624                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * delta;
2625         }
2626         if (running)
2627                 sa->util_sum += delta * scale_freq >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2628
2629         sa->period_contrib += delta;
2630
2631         if (decayed) {
2632                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2633                 if (cfs_rq) {
2634                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2635                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2636                 }
2637                 sa->util_avg = (sa->util_sum << SCHED_LOAD_SHIFT) / LOAD_AVG_MAX;
2638         }
2639
2640         return decayed;
2641 }
2642
2643 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2644 /*
2645  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2646  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2647  */
2648 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2649 {
2650         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2651
2652         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2653                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2654                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2655         }
2656 }
2657
2658 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2659 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2660 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2661
2662 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2663
2664 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2665 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2666 {
2667         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2668         int decayed;
2669
2670         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2671                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2672                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2673                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2674         }
2675
2676         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2677                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2678                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2679                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum -
2680                         ((r * LOAD_AVG_MAX) >> SCHED_LOAD_SHIFT), 0);
2681         }
2682
2683         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2684                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2685
2686 #ifndef CONFIG_64BIT
2687         smp_wmb();
2688         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2689 #endif
2690
2691         return decayed;
2692 }
2693
2694 /* Update task and its cfs_rq load average */
2695 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2696 {
2697         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2698         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2699         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2700
2701         /*
2702          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2703          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2704          */
2705         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2706                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2707                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2708
2709         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2710                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2711 }
2712
2713 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2714 {
2715         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2716         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2717         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2718         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2719         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2720 }
2721
2722 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2723 {
2724         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2725                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2726                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2727
2728         cfs_rq->avg.load_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2729         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(s64,  cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2730         cfs_rq->avg.util_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
2731         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(s32,  cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
2732 }
2733
2734 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2735 static inline void
2736 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2737 {
2738         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2739         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2740         int migrated, decayed;
2741
2742         migrated = !sa->last_update_time;
2743         if (!migrated) {
2744                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2745                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2746                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2747         }
2748
2749         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2750
2751         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2752         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2753
2754         if (migrated)
2755                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2756
2757         if (decayed || migrated)
2758                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2759 }
2760
2761 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2762 static inline void
2763 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2764 {
2765         update_load_avg(se, 1);
2766
2767         cfs_rq->runnable_load_avg =
2768                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2769         cfs_rq->runnable_load_sum =
2770                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2771 }
2772
2773 /*
2774  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2775  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2776  */
2777 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2778 {
2779         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2780         u64 last_update_time;
2781
2782 #ifndef CONFIG_64BIT
2783         u64 last_update_time_copy;
2784
2785         do {
2786                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2787                 smp_rmb();
2788                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2789         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2790 #else
2791         last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2792 #endif
2793
2794         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2795         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2796         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2797 }
2798
2799 /*
2800  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2801  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2802  * be the only way to update the runnable statistic.
2803  */
2804 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2805 {
2806 }
2807
2808 /*
2809  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2810  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2811  * be the only way to update the runnable statistic.
2812  */
2813 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2814 {
2815 }
2816
2817 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2818 {
2819         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2820 }
2821
2822 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2823 {
2824         return cfs_rq->avg.load_avg;
2825 }
2826
2827 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2828
2829 #else /* CONFIG_SMP */
2830
2831 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2832 static inline void
2833 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2834 static inline void
2835 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2836 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2837
2838 static inline void
2839 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2840 static inline void
2841 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2842
2843 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2844 {
2845         return 0;
2846 }
2847
2848 #endif /* CONFIG_SMP */
2849
2850 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2851 {
2852 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2853         struct task_struct *tsk = NULL;
2854
2855         if (entity_is_task(se))
2856                 tsk = task_of(se);
2857
2858         if (se->statistics.sleep_start) {
2859                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2860
2861                 if ((s64)delta < 0)
2862                         delta = 0;
2863
2864                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2865                         se->statistics.sleep_max = delta;
2866
2867                 se->statistics.sleep_start = 0;
2868                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2869
2870                 if (tsk) {
2871                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2872                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2873                 }
2874         }
2875         if (se->statistics.block_start) {
2876                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2877
2878                 if ((s64)delta < 0)
2879                         delta = 0;
2880
2881                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2882                         se->statistics.block_max = delta;
2883
2884                 se->statistics.block_start = 0;
2885                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2886
2887                 if (tsk) {
2888                         if (tsk->in_iowait) {
2889                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2890                                 se->statistics.iowait_count++;
2891                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2892                         }
2893
2894                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2895
2896                         /*
2897                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2898                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2899                          * amount of time that the task spent sleeping:
2900                          */
2901                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2902                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2903                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2904                                                 delta >> 20);
2905                         }
2906                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2907                 }
2908         }
2909 #endif
2910 }
2911
2912 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2913 {
2914 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2915         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2916
2917         if (d < 0)
2918                 d = -d;
2919
2920         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2921                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2922 #endif
2923 }
2924
2925 static void
2926 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2927 {
2928         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2929
2930         /*
2931          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2932          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2933          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2934          * stays open at the end.
2935          */
2936         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2937                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2938
2939         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2940         if (!initial) {
2941                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2942
2943                 /*
2944                  * Halve their sleep time's effect, to allow
2945                  * for a gentler effect of sleepers:
2946                  */
2947                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
2948                         thresh >>= 1;
2949
2950                 vruntime -= thresh;
2951         }
2952
2953         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
2954         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
2955 }
2956
2957 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
2958
2959 static void
2960 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2961 {
2962         /*
2963          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
2964          * through calling update_curr().
2965          */
2966         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
2967                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
2968
2969         /*
2970          * Update run-time statistics of the 'current'.
2971          */
2972         update_curr(cfs_rq);
2973         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2974         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2975         update_cfs_shares(cfs_rq);
2976
2977         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
2978                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
2979                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
2980         }
2981
2982         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
2983         check_spread(cfs_rq, se);
2984         if (se != cfs_rq->curr)
2985                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
2986         se->on_rq = 1;
2987
2988         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
2989                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
2990                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
2991         }
2992 }
2993
2994 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
2995 {
2996         for_each_sched_entity(se) {
2997                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2998                 if (cfs_rq->last != se)
2999                         break;
3000
3001                 cfs_rq->last = NULL;
3002         }
3003 }
3004
3005 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3006 {
3007         for_each_sched_entity(se) {
3008                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3009                 if (cfs_rq->next != se)
3010                         break;
3011
3012                 cfs_rq->next = NULL;
3013         }
3014 }
3015
3016 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3017 {
3018         for_each_sched_entity(se) {
3019                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3020                 if (cfs_rq->skip != se)
3021                         break;
3022
3023                 cfs_rq->skip = NULL;
3024         }
3025 }
3026
3027 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3028 {
3029         if (cfs_rq->last == se)
3030                 __clear_buddies_last(se);
3031
3032         if (cfs_rq->next == se)
3033                 __clear_buddies_next(se);
3034
3035         if (cfs_rq->skip == se)
3036                 __clear_buddies_skip(se);
3037 }
3038
3039 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3040
3041 static void
3042 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3043 {
3044         /*
3045          * Update run-time statistics of the 'current'.
3046          */
3047         update_curr(cfs_rq);
3048         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3049
3050         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3051         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3052 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3053                 if (entity_is_task(se)) {
3054                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3055
3056                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3057                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3058                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3059                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3060                 }
3061 #endif
3062         }
3063
3064         clear_buddies(cfs_rq, se);
3065
3066         if (se != cfs_rq->curr)
3067                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3068         se->on_rq = 0;
3069         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3070
3071         /*
3072          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3073          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3074          * movement in our normalized position.
3075          */
3076         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3077                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3078
3079         /* return excess runtime on last dequeue */
3080         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3081
3082         update_min_vruntime(cfs_rq);
3083         update_cfs_shares(cfs_rq);
3084 }
3085
3086 /*
3087  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3088  */
3089 static void
3090 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3091 {
3092         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3093         struct sched_entity *se;
3094         s64 delta;
3095
3096         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3097         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3098         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3099                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3100                 /*
3101                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3102                  * re-elected due to buddy favours.
3103                  */
3104                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3105                 return;
3106         }
3107
3108         /*
3109          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3110          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3111          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3112          */
3113         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3114                 return;
3115
3116         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3117         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3118
3119         if (delta < 0)
3120                 return;
3121
3122         if (delta > ideal_runtime)
3123                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3124 }
3125
3126 static void
3127 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3128 {
3129         /* 'current' is not kept within the tree. */
3130         if (se->on_rq) {
3131                 /*
3132                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3133                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3134                  * runqueue.
3135                  */
3136                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3137                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3138                 update_load_avg(se, 1);
3139         }
3140
3141         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3142         cfs_rq->curr = se;
3143 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3144         /*
3145          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3146          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3147          * when there are only lesser-weight tasks around):
3148          */
3149         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3150                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3151                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3152         }
3153 #endif
3154         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3155 }
3156
3157 static int
3158 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3159
3160 /*
3161  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3162  * 1) keep things fair between processes/task groups
3163  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3164  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3165  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3166  */
3167 static struct sched_entity *
3168 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3169 {
3170         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3171         struct sched_entity *se;
3172
3173         /*
3174          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3175          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3176          */
3177         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3178                 left = curr;
3179
3180         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3181
3182         /*
3183          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3184          * be done without getting too unfair.
3185          */
3186         if (cfs_rq->skip == se) {
3187                 struct sched_entity *second;
3188
3189                 if (se == curr) {
3190                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3191                 } else {
3192                         second = __pick_next_entity(se);
3193                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3194                                 second = curr;
3195                 }
3196
3197                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3198                         se = second;
3199         }
3200
3201         /*
3202          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3203          */
3204         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3205                 se = cfs_rq->last;
3206
3207         /*
3208          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3209          */
3210         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3211                 se = cfs_rq->next;
3212
3213         clear_buddies(cfs_rq, se);
3214
3215         return se;
3216 }
3217
3218 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3219
3220 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3221 {
3222         /*
3223          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3224          * was not called and update_curr() has to be done:
3225          */
3226         if (prev->on_rq)
3227                 update_curr(cfs_rq);
3228
3229         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3230         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3231
3232         check_spread(cfs_rq, prev);
3233         if (prev->on_rq) {
3234                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3235                 /* Put 'current' back into the tree. */
3236                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3237                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3238                 update_load_avg(prev, 0);
3239         }
3240         cfs_rq->curr = NULL;
3241 }
3242
3243 static void
3244 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3245 {
3246         /*
3247          * Update run-time statistics of the 'current'.
3248          */
3249         update_curr(cfs_rq);
3250
3251         /*
3252          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3253          */
3254         update_load_avg(curr, 1);
3255         update_cfs_shares(cfs_rq);
3256
3257 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3258         /*
3259          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3260          * validating it and just reschedule.
3261          */
3262         if (queued) {
3263                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3264                 return;
3265         }
3266         /*
3267          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3268          */
3269         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3270                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3271                 return;
3272 #endif
3273
3274         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3275                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3276 }
3277
3278
3279 /**************************************************
3280  * CFS bandwidth control machinery
3281  */
3282
3283 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3284
3285 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3286 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3287
3288 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3289 {
3290         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3291 }
3292
3293 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3294 {
3295         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3296 }
3297
3298 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3299 {
3300         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3301 }
3302 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3303 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3304 {
3305         return true;
3306 }
3307
3308 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3309 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3310 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3311
3312 /*
3313  * default period for cfs group bandwidth.
3314  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3315  */
3316 static inline u64 default_cfs_period(void)
3317 {
3318         return 100000000ULL;
3319 }
3320
3321 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3322 {
3323         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3324 }
3325
3326 /*
3327  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3328  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3329  * additional synchronization around rq->lock.
3330  *
3331  * requires cfs_b->lock
3332  */
3333 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3334 {
3335         u64 now;
3336
3337         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3338                 return;
3339
3340         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3341         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3342         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3343 }
3344
3345 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3346 {
3347         return &tg->cfs_bandwidth;
3348 }
3349
3350 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3351 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3352 {
3353         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3354                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3355
3356         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3357 }
3358
3359 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3360 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3361 {
3362         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3363         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3364         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3365
3366         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3367         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3368
3369         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3370         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3371                 amount = min_amount;
3372         else {
3373                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3374
3375                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3376                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3377                         cfs_b->runtime -= amount;
3378                         cfs_b->idle = 0;
3379                 }
3380         }
3381         expires = cfs_b->runtime_expires;
3382         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3383
3384         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3385         /*
3386          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3387          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3388          * issued.
3389          */
3390         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3391                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3392
3393         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3394 }
3395
3396 /*
3397  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3398  * fact that rq->clock snapshots this value.
3399  */
3400 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3401 {
3402         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3403
3404         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3405         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3406                 return;
3407
3408         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3409                 return;
3410
3411         /*
3412          * If the local deadline has passed we have to consider the
3413          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3414          * has not truly expired.
3415          *
3416          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3417          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3418          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3419          * exact equality, so a partial write will still work.
3420          */
3421
3422         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3423                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3424                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3425         } else {
3426                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3427                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3428         }
3429 }
3430
3431 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3432 {
3433         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3434         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3435         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3436
3437         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3438                 return;
3439
3440         /*
3441          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3442          * hierarchy can be throttled
3443          */
3444         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3445                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3446 }
3447
3448 static __always_inline
3449 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3450 {
3451         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3452                 return;
3453
3454         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3455 }
3456
3457 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3458 {
3459         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3460 }
3461
3462 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3463 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3464 {
3465         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3466 }
3467
3468 /*
3469  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3470  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3471  * load-balance operations.
3472  */
3473 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3474                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3475 {
3476         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3477
3478         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3479         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3480
3481         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3482                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3483 }
3484
3485 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3486 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3487 {
3488         struct rq *rq = data;
3489         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3490
3491         cfs_rq->throttle_count--;
3492 #ifdef CONFIG_SMP
3493         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3494                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3495                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3496                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3497         }
3498 #endif
3499
3500         return 0;
3501 }
3502
3503 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3504 {
3505         struct rq *rq = data;
3506         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3507
3508         /* group is entering throttled state, stop time */
3509         if (!cfs_rq->throttle_count)
3510                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3511         cfs_rq->throttle_count++;
3512
3513         return 0;
3514 }
3515
3516 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3517 {
3518         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3519         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3520         struct sched_entity *se;
3521         long task_delta, dequeue = 1;
3522         bool empty;
3523
3524         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3525
3526         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3527         rcu_read_lock();
3528         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3529         rcu_read_unlock();
3530
3531         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3532         for_each_sched_entity(se) {
3533                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3534                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3535                 if (!se->on_rq)
3536                         break;
3537
3538                 if (dequeue)
3539                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3540                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3541
3542                 if (qcfs_rq->load.weight)
3543                         dequeue = 0;
3544         }
3545
3546         if (!se)
3547                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3548
3549         cfs_rq->throttled = 1;
3550         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3551         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3552         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3553
3554         /*
3555          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3556          * distribute_cfs_runtime will not see us
3557          */
3558         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3559
3560         /*
3561          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3562          * timer is running.
3563          */
3564         if (empty)
3565                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3566
3567         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3568 }
3569
3570 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3571 {
3572         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3573         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3574         struct sched_entity *se;
3575         int enqueue = 1;
3576         long task_delta;
3577
3578         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3579
3580         cfs_rq->throttled = 0;
3581
3582         update_rq_clock(rq);
3583
3584         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3585         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3586         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3587         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3588
3589         /* update hierarchical throttle state */
3590         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3591
3592         if (!cfs_rq->load.weight)
3593                 return;
3594
3595         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3596         for_each_sched_entity(se) {
3597                 if (se->on_rq)
3598                         enqueue = 0;
3599
3600                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3601                 if (enqueue)
3602                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3603                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3604
3605                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3606                         break;
3607         }
3608
3609         if (!se)
3610                 add_nr_running(rq, task_delta);
3611
3612         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3613         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3614                 resched_curr(rq);
3615 }
3616
3617 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3618                 u64 remaining, u64 expires)
3619 {
3620         struct cfs_rq *cfs_rq;
3621         u64 runtime;
3622         u64 starting_runtime = remaining;
3623
3624         rcu_read_lock();
3625         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3626                                 throttled_list) {
3627                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3628
3629                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3630                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3631                         goto next;
3632
3633                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3634                 if (runtime > remaining)
3635                         runtime = remaining;
3636                 remaining -= runtime;
3637
3638                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3639                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3640
3641                 /* we check whether we're throttled above */
3642                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3643                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3644
3645 next:
3646                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3647
3648                 if (!remaining)
3649                         break;
3650         }
3651         rcu_read_unlock();
3652
3653         return starting_runtime - remaining;
3654 }
3655
3656 /*
3657  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3658  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3659  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3660  * used to track this state.
3661  */
3662 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3663 {
3664         u64 runtime, runtime_expires;
3665         int throttled;
3666
3667         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3668         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3669                 goto out_deactivate;
3670
3671         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3672         cfs_b->nr_periods += overrun;
3673
3674         /*
3675          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3676          * we're going inactive then everything else can be deferred
3677          */
3678         if (cfs_b->idle && !throttled)
3679                 goto out_deactivate;
3680
3681         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3682
3683         if (!throttled) {
3684                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3685                 cfs_b->idle = 1;
3686                 return 0;
3687         }
3688
3689         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3690         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3691
3692         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3693
3694         /*
3695          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3696          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3697          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3698          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3699          * only by limited amounts in that extreme case.
3700          */
3701         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3702                 runtime = cfs_b->runtime;
3703                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3704                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3705                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3706                                                  runtime_expires);
3707                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3708
3709                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3710
3711                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3712         }
3713
3714         /*
3715          * While we are ensured activity in the period following an
3716          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3717          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3718          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3719          */
3720         cfs_b->idle = 0;
3721
3722         return 0;
3723
3724 out_deactivate:
3725         return 1;
3726 }
3727
3728 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3729 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3730 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3731 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3732 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3733 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3734
3735 /*
3736  * Are we near the end of the current quota period?
3737  *
3738  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3739  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3740  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3741  */
3742 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3743 {
3744         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3745         u64 remaining;
3746
3747         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3748         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3749                 return 1;
3750
3751         /* is a quota refresh about to occur? */
3752         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3753         if (remaining < min_expire)
3754                 return 1;
3755
3756         return 0;
3757 }
3758
3759 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3760 {
3761         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3762
3763         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3764         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3765                 return;
3766
3767         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3768                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3769                         HRTIMER_MODE_REL);
3770 }
3771
3772 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3773 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3774 {
3775         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3776         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3777
3778         if (slack_runtime <= 0)
3779                 return;
3780
3781         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3782         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3783             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3784                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3785
3786                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3787                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3788                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3789                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3790         }
3791         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3792
3793         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3794         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3795 }
3796
3797 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3798 {
3799         if (!cfs_bandwidth_used())
3800                 return;
3801
3802         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3803                 return;
3804
3805         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3806 }
3807
3808 /*
3809  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3810  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3811  */
3812 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3813 {
3814         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3815         u64 expires;
3816
3817         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3818         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3819         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3820                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3821                 return;
3822         }
3823
3824         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3825                 runtime = cfs_b->runtime;
3826
3827         expires = cfs_b->runtime_expires;
3828         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3829
3830         if (!runtime)
3831                 return;
3832
3833         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3834
3835         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3836         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3837                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3838         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3839 }
3840
3841 /*
3842  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3843  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3844  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3845  */
3846 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3847 {
3848         if (!cfs_bandwidth_used())
3849                 return;
3850
3851         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3852         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3853                 return;
3854
3855         /* ensure the group is not already throttled */
3856         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3857                 return;
3858
3859         /* update runtime allocation */
3860         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3861         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3862                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3863 }
3864
3865 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3866 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3867 {
3868         if (!cfs_bandwidth_used())
3869                 return false;
3870
3871         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3872                 return false;
3873
3874         /*
3875          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3876          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3877          */
3878         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3879                 return true;
3880
3881         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3882         return true;
3883 }
3884
3885 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3886 {
3887         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3888                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3889
3890         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3891
3892         return HRTIMER_NORESTART;
3893 }
3894
3895 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3896 {
3897         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3898                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3899         int overrun;
3900         int idle = 0;
3901
3902         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3903         for (;;) {
3904                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3905                 if (!overrun)
3906                         break;
3907
3908                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3909         }
3910         if (idle)
3911                 cfs_b->period_active = 0;
3912         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3913
3914         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3915 }
3916
3917 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3918 {
3919         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3920         cfs_b->runtime = 0;
3921         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3922         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3923
3924         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3925         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3926         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3927         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3928         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3929 }
3930
3931 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3932 {
3933         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3934         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3935 }
3936
3937 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3938 {
3939         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
3940
3941         if (!cfs_b->period_active) {
3942                 cfs_b->period_active = 1;
3943                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
3944                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3945         }
3946 }
3947
3948 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3949 {
3950         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
3951         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
3952                 return;
3953
3954         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3955         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
3956 }
3957
3958 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
3959 {
3960         struct cfs_rq *cfs_rq;
3961
3962         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3963                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
3964
3965                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3966                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
3967                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3968         }
3969 }
3970
3971 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
3972 {
3973         struct cfs_rq *cfs_rq;
3974
3975         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3976                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
3977                         continue;
3978
3979                 /*
3980                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
3981                  * there's some valid quota amount
3982                  */
3983                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
3984                 /*
3985                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
3986                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
3987                  */
3988                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3989
3990                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3991                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3992         }
3993 }
3994
3995 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3996 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3997 {
3998         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
3999 }
4000
4001 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4002 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4003 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4004 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4005
4006 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4007 {
4008         return 0;
4009 }
4010
4011 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4012 {
4013         return 0;
4014 }
4015
4016 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4017                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4018 {
4019         return 0;
4020 }
4021
4022 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4023
4024 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4025 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4026 #endif
4027
4028 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4029 {
4030         return NULL;
4031 }
4032 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4033 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4034 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4035
4036 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4037
4038 /**************************************************
4039  * CFS operations on tasks:
4040  */
4041
4042 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4043 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4044 {
4045         struct sched_entity *se = &p->se;
4046         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4047
4048         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4049
4050         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4051                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4052                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4053                 s64 delta = slice - ran;
4054
4055                 if (delta < 0) {
4056                         if (rq->curr == p)
4057                                 resched_curr(rq);
4058                         return;
4059                 }
4060                 hrtick_start(rq, delta);
4061         }
4062 }
4063
4064 /*
4065  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4066  * current task is from our class and nr_running is low enough
4067  * to matter.
4068  */
4069 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4070 {
4071         struct task_struct *curr = rq->curr;
4072
4073         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4074                 return;
4075
4076         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4077                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4078 }
4079 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4080 static inline void
4081 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4082 {
4083 }
4084
4085 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4086 {
4087 }
4088 #endif
4089
4090 /*
4091  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4092  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4093  * then put the task into the rbtree:
4094  */
4095 static void
4096 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4097 {
4098         struct cfs_rq *cfs_rq;
4099         struct sched_entity *se = &p->se;
4100
4101         for_each_sched_entity(se) {
4102                 if (se->on_rq)
4103                         break;
4104                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4105                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4106
4107                 /*
4108                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4109                  *
4110                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4111                  * post the final h_nr_running increment below.
4112                 */
4113                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4114                         break;
4115                 cfs_rq->h_nr_running++;
4116
4117                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4118         }
4119
4120         for_each_sched_entity(se) {
4121                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4122                 cfs_rq->h_nr_running++;
4123
4124                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4125                         break;
4126
4127                 update_load_avg(se, 1);
4128                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4129         }
4130
4131         if (!se)
4132                 add_nr_running(rq, 1);
4133
4134         hrtick_update(rq);
4135 }
4136
4137 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4138
4139 /*
4140  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4141  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4142  * update the fair scheduling stats:
4143  */
4144 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4145 {
4146         struct cfs_rq *cfs_rq;
4147         struct sched_entity *se = &p->se;
4148         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4149
4150         for_each_sched_entity(se) {
4151                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4152                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4153
4154                 /*
4155                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4156                  *
4157                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4158                  * post the final h_nr_running decrement below.
4159                 */
4160                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4161                         break;
4162                 cfs_rq->h_nr_running--;
4163
4164                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4165                 if (cfs_rq->load.weight) {
4166                         /*
4167                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4168                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4169                          */
4170                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4171                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4172
4173                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4174                         se = parent_entity(se);
4175                         break;
4176                 }
4177                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4178         }
4179
4180         for_each_sched_entity(se) {
4181                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4182                 cfs_rq->h_nr_running--;
4183
4184                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4185                         break;
4186
4187                 update_load_avg(se, 1);
4188                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4189         }
4190
4191         if (!se)
4192                 sub_nr_running(rq, 1);
4193
4194         hrtick_update(rq);
4195 }
4196
4197 #ifdef CONFIG_SMP
4198
4199 /*
4200  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4201  */
4202
4203 /*
4204  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4205  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4206  *
4207  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4208  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4209  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4210  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4211  *
4212  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4213  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4214  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4215  *
4216  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4217  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4218  * particular idx is approximated to be zero.
4219  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4220  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4221  * based on 128 point scale.
4222  * Example:
4223  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4224  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4225  *
4226  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4227  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4228  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4229  */
4230 #define DEGRADE_SHIFT           7
4231 static const unsigned char
4232                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4233 static const unsigned char
4234                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4235                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4236                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4237                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4238                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4239                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4240
4241 /*
4242  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4243  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4244  * adding any new load.
4245  */
4246 static unsigned long
4247 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4248 {
4249         int j = 0;
4250
4251         if (!missed_updates)
4252                 return load;
4253
4254         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4255                 return 0;
4256
4257         if (idx == 1)
4258                 return load >> missed_updates;
4259
4260         while (missed_updates) {
4261                 if (missed_updates % 2)
4262                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4263
4264                 missed_updates >>= 1;
4265                 j++;
4266         }
4267         return load;
4268 }
4269
4270 /*
4271  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4272  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4273  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4274  */
4275 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4276                               unsigned long pending_updates)
4277 {
4278         int i, scale;
4279
4280         this_rq->nr_load_updates++;
4281
4282         /* Update our load: */
4283         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4284         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4285                 unsigned long old_load, new_load;
4286
4287                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4288
4289                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4290                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4291                 new_load = this_load;
4292                 /*
4293                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4294                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4295                  * example.
4296                  */
4297                 if (new_load > old_load)
4298                         new_load += scale - 1;
4299
4300                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4301         }
4302
4303         sched_avg_update(this_rq);
4304 }
4305
4306 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4307 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4308 {
4309         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4310 }
4311
4312 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4313 /*
4314  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4315  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4316  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4317  *
4318  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4319  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4320  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4321  * (tick_nohz_idle_exit).
4322  *
4323  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4324  */
4325
4326 /*
4327  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4328  * idle balance.
4329  */
4330 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4331 {
4332         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4333         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4334         unsigned long pending_updates;
4335
4336         /*
4337          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4338          */
4339         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4340                 return;
4341
4342         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4343         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4344
4345         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4346 }
4347
4348 /*
4349  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4350  */
4351 void update_cpu_load_nohz(void)
4352 {
4353         struct rq *this_rq = this_rq();
4354         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4355         unsigned long pending_updates;
4356
4357         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4358                 return;
4359
4360         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4361         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4362         if (pending_updates) {
4363                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4364                 /*
4365                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4366                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4367                  */
4368                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4369         }
4370         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4371 }
4372 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4373
4374 /*
4375  * Called from scheduler_tick()
4376  */
4377 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4378 {
4379         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4380         /*
4381          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4382          */
4383         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4384         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4385 }
4386
4387 /*
4388  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4389  * according to the scheduling class and "nice" value.
4390  *
4391  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4392  * balance conservatively.
4393  */
4394 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4395 {
4396         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4397         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4398
4399         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4400                 return total;
4401
4402         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4403 }
4404
4405 /*
4406  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4407  * according to the scheduling class and "nice" value.
4408  */
4409 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4410 {
4411         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4412         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4413
4414         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4415                 return total;
4416
4417         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4418 }
4419
4420 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4421 {
4422         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4423 }
4424
4425 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4426 {
4427         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4428 }
4429
4430 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4431 {
4432         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4433         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4434         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4435
4436         if (nr_running)
4437                 return load_avg / nr_running;
4438
4439         return 0;
4440 }
4441
4442 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4443 {
4444         /*
4445          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4446          * about the boundary, really active task won't care
4447          * about the loss.
4448          */
4449         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4450                 current->wakee_flips >>= 1;
4451                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4452         }
4453
4454         if (current->last_wakee != p) {
4455                 current->last_wakee = p;
4456                 current->wakee_flips++;
4457         }
4458 }
4459
4460 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4461 {
4462         struct sched_entity *se = &p->se;
4463         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4464         u64 min_vruntime;
4465
4466 #ifndef CONFIG_64BIT
4467         u64 min_vruntime_copy;
4468
4469         do {
4470                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4471                 smp_rmb();
4472                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4473         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4474 #else
4475         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4476 #endif
4477
4478         se->vruntime -= min_vruntime;
4479         record_wakee(p);
4480 }
4481
4482 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4483 /*
4484  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4485  *
4486  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4487  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4488  * can calculate the shift in shares.
4489  *
4490  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4491  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4492  * total group weight.
4493  *
4494  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4495  * distribution (s_i) using:
4496  *
4497  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4498  *
4499  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4500  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4501  * shares distribution (s_i):
4502  *
4503  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4504  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4505  *
4506  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4507  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4508  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4509  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4510  *
4511  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4512  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4513  *
4514  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4515  *
4516  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4517  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4518  * weight and shares distributions like:
4519  *
4520  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4521  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4522  *
4523  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4524  *
4525  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4526  *
4527  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4528  *
4529  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4530  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4531  * 4/7) times the weight of the group.
4532  */
4533 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4534 {
4535         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4536
4537         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4538                 return wl;
4539
4540         for_each_sched_entity(se) {
4541                 long w, W;
4542
4543                 tg = se->my_q->tg;
4544
4545                 /*
4546                  * W = @wg + \Sum rw_j
4547                  */
4548                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4549
4550                 /*
4551                  * w = rw_i + @wl
4552                  */
4553                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4554
4555                 /*
4556                  * wl = S * s'_i; see (2)
4557                  */
4558                 if (W > 0 && w < W)
4559                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4560                 else
4561                         wl = tg->shares;
4562
4563                 /*
4564                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4565                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4566                  * calc_cfs_shares().
4567                  */
4568                 if (wl < MIN_SHARES)
4569                         wl = MIN_SHARES;
4570
4571                 /*
4572                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4573                  */
4574                 wl -= se->avg.load_avg;
4575
4576                 /*
4577                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4578                  * the final effective load change on the root group. Since
4579                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4580                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4581                  * resulting from this level per the above.
4582                  */
4583                 wg = 0;
4584         }
4585
4586         return wl;
4587 }
4588 #else
4589
4590 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4591 {
4592         return wl;
4593 }
4594
4595 #endif
4596
4597 /*
4598  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4599  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4600  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4601  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4602  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4603  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4604  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4605  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
4606  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
4607  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
4608  */
4609 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4610 {
4611         unsigned int master = current->wakee_flips;
4612         unsigned int slave = p->wakee_flips;
4613         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4614
4615         if (master < slave)
4616                 swap(master, slave);
4617         if (slave < factor || master < slave * factor)
4618                 return 0;
4619         return 1;
4620 }
4621
4622 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4623 {
4624         s64 this_load, load;
4625         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4626         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4627         struct task_group *tg;
4628         unsigned long weight;
4629         int balanced;
4630
4631         idx       = sd->wake_idx;
4632         this_cpu  = smp_processor_id();
4633         prev_cpu  = task_cpu(p);
4634         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4635         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4636
4637         /*
4638          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4639          * effect of the currently running task from the load
4640          * of the current CPU:
4641          */
4642         if (sync) {
4643                 tg = task_group(current);
4644                 weight = current->se.avg.load_avg;
4645
4646                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4647                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4648         }
4649
4650         tg = task_group(p);
4651         weight = p->se.avg.load_avg;
4652
4653         /*
4654          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4655          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4656          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4657          * about that, so that's good too.
4658          *
4659          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4660          * task to be woken on this_cpu.
4661          */
4662         this_eff_load = 100;
4663         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4664
4665         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4666         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4667
4668         if (this_load > 0) {
4669                 this_eff_load *= this_load +
4670                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4671
4672                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4673         }
4674
4675         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4676
4677         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4678
4679         if (!balanced)
4680                 return 0;
4681
4682         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4683         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4684
4685         return 1;
4686 }
4687
4688 /*
4689  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4690  * domain.
4691  */
4692 static struct sched_group *
4693 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4694                   int this_cpu, int sd_flag)
4695 {
4696         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4697         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4698         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4699         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4700
4701         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4702                 load_idx = sd->wake_idx;
4703
4704         do {
4705                 unsigned long load, avg_load;
4706                 int local_group;
4707                 int i;
4708
4709                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4710                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4711                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4712                         continue;
4713
4714                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4715                                                sched_group_cpus(group));
4716
4717                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4718                 avg_load = 0;
4719
4720                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4721                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4722                         if (local_group)
4723                                 load = source_load(i, load_idx);
4724                         else
4725                                 load = target_load(i, load_idx);
4726
4727                         avg_load += load;
4728                 }
4729
4730                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4731                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4732
4733                 if (local_group) {
4734                         this_load = avg_load;
4735                 } else if (avg_load < min_load) {
4736                         min_load = avg_load;
4737                         idlest = group;
4738                 }
4739         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4740
4741         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4742                 return NULL;
4743         return idlest;
4744 }
4745
4746 /*
4747  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4748  */
4749 static int
4750 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4751 {
4752         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4753         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4754         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4755         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4756         int shallowest_idle_cpu = -1;
4757         int i;
4758
4759         /* Traverse only the allowed CPUs */
4760         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4761                 if (idle_cpu(i)) {
4762                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4763                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
4764                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
4765                                 /*
4766                                  * We give priority to a CPU whose idle state
4767                                  * has the smallest exit latency irrespective
4768                                  * of any idle timestamp.
4769                                  */
4770                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
4771                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4772                                 shallowest_idle_cpu = i;
4773                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
4774                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
4775                                 /*
4776                                  * If equal or no active idle state, then
4777                                  * the most recently idled CPU might have
4778                                  * a warmer cache.
4779                                  */
4780                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4781                                 shallowest_idle_cpu = i;
4782                         }
4783                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
4784                         load = weighted_cpuload(i);
4785                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4786                                 min_load = load;
4787                                 least_loaded_cpu = i;
4788                         }
4789                 }
4790         }
4791
4792         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
4793 }
4794
4795 /*
4796  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4797  */
4798 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4799 {
4800         struct sched_domain *sd;
4801         struct sched_group *sg;
4802         int i = task_cpu(p);
4803
4804         if (idle_cpu(target))
4805                 return target;
4806
4807         /*
4808          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4809          */
4810         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4811                 return i;
4812
4813         /*
4814          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4815          */
4816         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4817         for_each_lower_domain(sd) {
4818                 sg = sd->groups;
4819                 do {
4820                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4821                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4822                                 goto next;
4823
4824                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4825                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4826                                         goto next;
4827                         }
4828
4829                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4830                                         tsk_cpus_allowed(p));
4831                         goto done;
4832 next:
4833                         sg = sg->next;
4834                 } while (sg != sd->groups);
4835         }
4836 done:
4837         return target;
4838 }
4839 /*
4840  * get_cpu_usage returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
4841  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
4842  * compare the usage with the capacity of the CPU that is available for CFS
4843  * task (ie cpu_capacity).
4844  * cfs.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks on a
4845  * CPU. It represents the amount of utilization of a CPU in the range
4846  * [0..SCHED_LOAD_SCALE].  The usage of a CPU can't be higher than the full
4847  * capacity of the CPU because it's about the running time on this CPU.
4848  * Nevertheless, cfs.avg.util_avg can be higher than SCHED_LOAD_SCALE
4849  * because of unfortunate rounding in util_avg or just
4850  * after migrating tasks until the average stabilizes with the new running
4851  * time. So we need to check that the usage stays into the range
4852  * [0..cpu_capacity_orig] and cap if necessary.
4853  * Without capping the usage, a group could be seen as overloaded (CPU0 usage
4854  * at 121% + CPU1 usage at 80%) whereas CPU1 has 20% of available capacity
4855  */
4856 static int get_cpu_usage(int cpu)
4857 {
4858         unsigned long usage = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
4859         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
4860
4861         if (usage >= SCHED_LOAD_SCALE)
4862                 return capacity;
4863
4864         return (usage * capacity) >> SCHED_LOAD_SHIFT;
4865 }
4866
4867 /*
4868  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
4869  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
4870  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
4871  *
4872  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
4873  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
4874  *
4875  * Returns the target cpu number.
4876  *
4877  * preempt must be disabled.
4878  */
4879 static int
4880 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4881 {
4882         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4883         int cpu = smp_processor_id();
4884         int new_cpu = prev_cpu;
4885         int want_affine = 0;
4886         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4887
4888         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4889                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
4890
4891         rcu_read_lock();
4892         for_each_domain(cpu, tmp) {
4893                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4894                         break;
4895
4896                 /*
4897                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4898                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4899                  */
4900                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4901                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4902                         affine_sd = tmp;
4903                         break;
4904                 }
4905
4906                 if (tmp->flags & sd_flag)
4907                         sd = tmp;
4908                 else if (!want_affine)
4909                         break;
4910         }
4911
4912         if (affine_sd) {
4913                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
4914                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4915                         new_cpu = cpu;
4916         }
4917
4918         if (!sd) {
4919                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
4920                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
4921
4922         } else while (sd) {
4923                 struct sched_group *group;
4924                 int weight;
4925
4926                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4927                         sd = sd->child;
4928                         continue;
4929                 }
4930
4931                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4932                 if (!group) {
4933                         sd = sd->child;
4934                         continue;
4935                 }
4936
4937                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4938                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4939                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4940                         sd = sd->child;
4941                         continue;
4942                 }
4943
4944                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4945                 cpu = new_cpu;
4946                 weight = sd->span_weight;
4947                 sd = NULL;
4948                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4949                         if (weight <= tmp->span_weight)
4950                                 break;
4951                         if (tmp->flags & sd_flag)
4952                                 sd = tmp;
4953                 }
4954                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4955         }
4956         rcu_read_unlock();
4957
4958         return new_cpu;
4959 }
4960
4961 /*
4962  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4963  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4964  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4965  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4966  */
4967 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4968 {
4969         /*
4970          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
4971          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
4972          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
4973          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
4974          * load sounds not bad.
4975          */
4976         remove_entity_load_avg(&p->se);
4977
4978         /* Tell new CPU we are migrated */
4979         p->se.avg.last_update_time = 0;
4980
4981         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
4982         p->se.exec_start = 0;
4983 }
4984
4985 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
4986 {
4987         remove_entity_load_avg(&p->se);
4988 }
4989 #endif /* CONFIG_SMP */
4990
4991 static unsigned long
4992 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4993 {
4994         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
4995
4996         /*
4997          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
4998          * to virtual-time in his units.
4999          *
5000          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5001          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5002          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5003          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5004          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5005          *
5006          * This is especially important for buddies when the leftmost
5007          * task is higher priority than the buddy.
5008          */
5009         return calc_delta_fair(gran, se);
5010 }
5011
5012 /*
5013  * Should 'se' preempt 'curr'.
5014  *
5015  *             |s1
5016  *        |s2
5017  *   |s3
5018  *         g
5019  *      |<--->|c
5020  *
5021  *  w(c, s1) = -1
5022  *  w(c, s2) =  0
5023  *  w(c, s3) =  1
5024  *
5025  */
5026 static int
5027 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5028 {
5029         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5030
5031         if (vdiff <= 0)
5032                 return -1;
5033
5034         gran = wakeup_gran(curr, se);
5035         if (vdiff > gran)
5036                 return 1;
5037
5038         return 0;
5039 }
5040
5041 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5042 {
5043         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5044                 return;
5045
5046         for_each_sched_entity(se)
5047                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5048 }
5049
5050 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5051 {
5052         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5053                 return;
5054
5055         for_each_sched_entity(se)
5056                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5057 }
5058
5059 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5060 {
5061         for_each_sched_entity(se)
5062                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5063 }
5064
5065 /*
5066  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5067  */
5068 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5069 {
5070         struct task_struct *curr = rq->curr;
5071         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5072         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5073         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5074         int next_buddy_marked = 0;
5075
5076         if (unlikely(se == pse))
5077                 return;
5078
5079         /*
5080          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5081          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5082          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5083          * next-buddy nomination below.
5084          */
5085         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5086                 return;
5087
5088         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5089                 set_next_buddy(pse);
5090                 next_buddy_marked = 1;
5091         }
5092
5093         /*
5094          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5095          * wake up path.
5096          *
5097          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5098          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5099          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5100          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5101          * below.
5102          */
5103         if (test_tsk_need_resched(curr))
5104                 return;
5105
5106         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5107         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5108             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5109                 goto preempt;
5110
5111         /*
5112          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5113          * is driven by the tick):
5114          */
5115         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5116                 return;
5117
5118         find_matching_se(&se, &pse);
5119         update_curr(cfs_rq_of(se));
5120         BUG_ON(!pse);
5121         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5122                 /*
5123                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5124                  * triggering this preemption.
5125                  */
5126                 if (!next_buddy_marked)
5127                         set_next_buddy(pse);
5128                 goto preempt;
5129         }
5130
5131         return;
5132
5133 preempt:
5134         resched_curr(rq);
5135         /*
5136          * Only set the backward buddy when the current task is still
5137          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5138          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5139          * point, either of which can * drop the rq lock.
5140          *
5141          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5142          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5143          */
5144         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5145                 return;
5146
5147         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5148                 set_last_buddy(se);
5149 }
5150
5151 static struct task_struct *
5152 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5153 {
5154         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5155         struct sched_entity *se;
5156         struct task_struct *p;
5157         int new_tasks;
5158
5159 again:
5160 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5161         if (!cfs_rq->nr_running)
5162                 goto idle;
5163
5164         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5165                 goto simple;
5166
5167         /*
5168          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5169          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5170          *
5171          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5172          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5173          */
5174
5175         do {
5176                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5177
5178                 /*
5179                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5180                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5181                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5182                  * forget we've ever seen it.
5183                  */
5184                 if (curr) {
5185                         if (curr->on_rq)
5186                                 update_curr(cfs_rq);
5187                         else
5188                                 curr = NULL;
5189
5190                         /*
5191                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5192                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5193                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5194                          * be correct.
5195                          */
5196                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5197                                 goto simple;
5198                 }
5199
5200                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5201                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5202         } while (cfs_rq);
5203
5204         p = task_of(se);
5205
5206         /*
5207          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5208          * is a different task than we started out with, try and touch the
5209          * least amount of cfs_rqs.
5210          */
5211         if (prev != p) {
5212                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5213
5214                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5215                         int se_depth = se->depth;
5216                         int pse_depth = pse->depth;
5217
5218                         if (se_depth <= pse_depth) {
5219                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5220                                 pse = parent_entity(pse);
5221                         }
5222                         if (se_depth >= pse_depth) {
5223                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5224                                 se = parent_entity(se);
5225                         }
5226                 }
5227
5228                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5229                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5230         }
5231
5232         if (hrtick_enabled(rq))
5233                 hrtick_start_fair(rq, p);
5234
5235         return p;
5236 simple:
5237         cfs_rq = &rq->cfs;
5238 #endif
5239
5240         if (!cfs_rq->nr_running)
5241                 goto idle;
5242
5243         put_prev_task(rq, prev);
5244
5245         do {
5246                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5247                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5248                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5249         } while (cfs_rq);
5250
5251         p = task_of(se);
5252
5253         if (hrtick_enabled(rq))
5254                 hrtick_start_fair(rq, p);
5255
5256         return p;
5257
5258 idle:
5259         /*
5260          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5261          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5262          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5263          * re-start the picking loop.
5264          */
5265         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5266         new_tasks = idle_balance(rq);
5267         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5268         /*
5269          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5270          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5271          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5272          */
5273         if (new_tasks < 0)
5274                 return RETRY_TASK;
5275
5276         if (new_tasks > 0)
5277                 goto again;
5278
5279         return NULL;
5280 }
5281
5282 /*
5283  * Account for a descheduled task:
5284  */
5285 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5286 {
5287         struct sched_entity *se = &prev->se;
5288         struct cfs_rq *cfs_rq;
5289
5290         for_each_sched_entity(se) {
5291                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5292                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5293         }
5294 }
5295
5296 /*
5297  * sched_yield() is very simple
5298  *
5299  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5300  */
5301 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5302 {
5303         struct task_struct *curr = rq->curr;
5304         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5305         struct sched_entity *se = &curr->se;
5306
5307         /*
5308          * Are we the only task in the tree?
5309          */
5310         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5311                 return;
5312
5313         clear_buddies(cfs_rq, se);
5314
5315         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5316                 update_rq_clock(rq);
5317                 /*
5318                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5319                  */
5320                 update_curr(cfs_rq);
5321                 /*
5322                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5323                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5324                  * and double the fastpath cost.
5325                  */
5326                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5327         }
5328
5329         set_skip_buddy(se);
5330 }
5331
5332 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5333 {
5334         struct sched_entity *se = &p->se;
5335
5336         /* throttled hierarchies are not runnable */
5337         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5338                 return false;
5339
5340         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5341         set_next_buddy(se);
5342
5343         yield_task_fair(rq);
5344
5345         return true;
5346 }
5347
5348 #ifdef CONFIG_SMP
5349 /**************************************************
5350  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5351  *
5352  * BASICS
5353  *
5354  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5355  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5356  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5357  *
5358  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5359  *
5360  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5361  * W_i,0 is defined as:
5362  *
5363  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5364  *
5365  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5366  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5367  *
5368  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5369  * weight:
5370  *
5371  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5372  *
5373  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5374  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5375  * can also include other factors [XXX].
5376  *
5377  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5378  * directly from (1):
5379  *
5380  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5381  *
5382  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5383  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5384  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5385  *
5386  * [XXX expand on:
5387  *     - infeasible weights;
5388  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5389  *
5390  *
5391  * SCHED DOMAINS
5392  *
5393  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5394  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5395  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5396  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5397  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5398  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5399  * the groups.
5400  *
5401  * This yields:
5402  *
5403  *     log_2 n     1     n
5404  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5405  *     i = 0      2^i   2^i
5406  *                               `- size of each group
5407  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5408  *         |         `- freq
5409  *         `- sum over all levels
5410  *
5411  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5412  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5413  *
5414  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5415  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5416  *
5417  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5418  *
5419  *             log_2 n     
5420  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5421  *             k = 0
5422  *
5423  * And you'll find that:
5424  *
5425  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5426  *
5427  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5428  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5429  * of:
5430  *
5431  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5432  *
5433  *
5434  * WORK CONSERVING
5435  *
5436  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5437  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5438  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5439  *
5440  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5441  * time.
5442  *
5443  * [XXX more?]
5444  *
5445  *
5446  * CGROUPS
5447  *
5448  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5449  *
5450  *                                s_k,i
5451  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5452  *                                 S_k
5453  *
5454  * Where
5455  *
5456  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5457  *
5458  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5459  *
5460  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5461  * property.
5462  *
5463  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5464  *      rewrite all of this once again.]
5465  */ 
5466
5467 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5468
5469 enum fbq_type { regular, remote, all };
5470
5471 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5472 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5473 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5474 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5475
5476 struct lb_env {
5477         struct sched_domain     *sd;
5478
5479         struct rq               *src_rq;
5480         int                     src_cpu;
5481
5482         int                     dst_cpu;
5483         struct rq               *dst_rq;
5484
5485         struct cpumask          *dst_grpmask;
5486         int                     new_dst_cpu;
5487         enum cpu_idle_type      idle;
5488         long                    imbalance;
5489         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5490         struct cpumask          *cpus;
5491
5492         unsigned int            flags;
5493
5494         unsigned int            loop;
5495         unsigned int            loop_break;
5496         unsigned int            loop_max;
5497
5498         enum fbq_type           fbq_type;
5499         struct list_head        tasks;
5500 };
5501
5502 /*
5503  * Is this task likely cache-hot:
5504  */
5505 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5506 {
5507         s64 delta;
5508
5509         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5510
5511         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5512                 return 0;
5513
5514         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5515                 return 0;
5516
5517         /*
5518          * Buddy candidates are cache hot:
5519          */
5520         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5521                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5522                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5523                 return 1;
5524
5525         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5526                 return 1;
5527         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5528                 return 0;
5529
5530         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5531
5532         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5533 }
5534
5535 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5536 /*
5537  * Returns 1, if task migration degrades locality
5538  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5539  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5540  */
5541 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5542 {
5543         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5544         unsigned long src_faults, dst_faults;
5545         int src_nid, dst_nid;
5546
5547         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5548                 return -1;
5549
5550         if (!sched_feat(NUMA))
5551                 return -1;
5552
5553         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5554         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5555
5556         if (src_nid == dst_nid)
5557                 return -1;
5558
5559         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5560         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
5561                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
5562                         return 1;
5563                 else
5564                         return -1;
5565         }
5566
5567         /* Encourage migration to the preferred node. */
5568         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5569                 return 0;
5570
5571         if (numa_group) {
5572                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
5573                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
5574         } else {
5575                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
5576                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
5577         }
5578
5579         return dst_faults < src_faults;
5580 }
5581
5582 #else
5583 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5584                                              struct lb_env *env)
5585 {
5586         return -1;
5587 }
5588 #endif
5589
5590 /*
5591  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5592  */
5593 static
5594 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5595 {
5596         int tsk_cache_hot;
5597
5598         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5599
5600         /*
5601          * We do not migrate tasks that are:
5602          * 1) throttled_lb_pair, or
5603          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5604          * 3) running (obviously), or
5605          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5606          */
5607         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5608                 return 0;
5609
5610         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5611                 int cpu;
5612
5613                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5614
5615                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5616
5617                 /*
5618                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5619                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5620                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5621                  *
5622                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5623                  * one in current iteration.
5624                  */
5625                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5626                         return 0;
5627
5628                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5629                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5630                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5631                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5632                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5633                                 break;
5634                         }
5635                 }
5636
5637                 return 0;
5638         }
5639
5640         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5641         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5642
5643         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5644                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5645                 return 0;
5646         }
5647
5648         /*
5649          * Aggressive migration if:
5650          * 1) destination numa is preferred
5651          * 2) task is cache cold, or
5652          * 3) too many balance attempts have failed.
5653          */
5654         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5655         if (tsk_cache_hot == -1)
5656                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5657
5658         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
5659             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5660                 if (tsk_cache_hot == 1) {
5661                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5662                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5663                 }
5664                 return 1;
5665         }
5666
5667         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5668         return 0;
5669 }
5670
5671 /*
5672  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5673  */
5674 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5675 {
5676         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5677
5678         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5679         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5680         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5681 }
5682
5683 /*
5684  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5685  * part of active balancing operations within "domain".
5686  *
5687  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5688  */
5689 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5690 {
5691         struct task_struct *p, *n;
5692
5693         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5694
5695         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5696                 if (!can_migrate_task(p, env))
5697                         continue;
5698
5699                 detach_task(p, env);
5700
5701                 /*
5702                  * Right now, this is only the second place where
5703                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5704                  * so we can safely collect stats here rather than
5705                  * inside detach_tasks().
5706                  */
5707                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5708                 return p;
5709         }
5710         return NULL;
5711 }
5712
5713 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5714
5715 /*
5716  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5717  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5718  *
5719  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5720  */
5721 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5722 {
5723         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5724         struct task_struct *p;
5725         unsigned long load;
5726         int detached = 0;
5727
5728         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5729
5730         if (env->imbalance <= 0)
5731                 return 0;
5732
5733         while (!list_empty(tasks)) {
5734                 /*
5735                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
5736                  * which could at worst lead to a livelock crash.
5737                  */
5738                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
5739                         break;
5740
5741                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5742
5743                 env->loop++;
5744                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5745                 if (env->loop > env->loop_max)
5746                         break;
5747
5748                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5749                 if (env->loop > env->loop_break) {
5750                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5751                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5752                         break;
5753                 }
5754
5755                 if (!can_migrate_task(p, env))
5756                         goto next;
5757
5758                 load = task_h_load(p);
5759
5760                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5761                         goto next;
5762
5763                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5764                         goto next;
5765
5766                 detach_task(p, env);
5767                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5768
5769                 detached++;
5770                 env->imbalance -= load;
5771
5772 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5773                 /*
5774                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5775                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5776                  * the critical section.
5777                  */
5778                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5779                         break;
5780 #endif
5781
5782                 /*
5783                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5784                  * weighted load.
5785                  */
5786                 if (env->imbalance <= 0)
5787                         break;
5788
5789                 continue;
5790 next:
5791                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5792         }
5793
5794         /*
5795          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5796          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5797          * than inside detach_one_task().
5798          */
5799         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5800
5801         return detached;
5802 }
5803
5804 /*
5805  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5806  */
5807 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5808 {
5809         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5810
5811         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5812         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5813         activate_task(rq, p, 0);
5814         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5815 }
5816
5817 /*
5818  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5819  * its new rq.
5820  */
5821 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5822 {
5823         raw_spin_lock(&rq->lock);
5824         attach_task(rq, p);
5825         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5826 }
5827
5828 /*
5829  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5830  * new rq.
5831  */
5832 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5833 {
5834         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5835         struct task_struct *p;
5836
5837         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5838
5839         while (!list_empty(tasks)) {
5840                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5841                 list_del_init(&p->se.group_node);
5842
5843                 attach_task(env->dst_rq, p);
5844         }
5845
5846         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
5847 }
5848
5849 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5850 static void update_blocked_averages(int cpu)
5851 {
5852         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5853         struct cfs_rq *cfs_rq;
5854         unsigned long flags;
5855
5856         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5857         update_rq_clock(rq);
5858
5859         /*
5860          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5861          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5862          */
5863         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5864                 /* throttled entities do not contribute to load */
5865                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5866                         continue;
5867
5868                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
5869                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
5870         }
5871         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5872 }
5873
5874 /*
5875  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5876  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5877  * group is a fraction of its parents load.
5878  */
5879 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5880 {
5881         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5882         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5883         unsigned long now = jiffies;
5884         unsigned long load;
5885
5886         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5887                 return;
5888
5889         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5890         for_each_sched_entity(se) {
5891                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5892                 cfs_rq->h_load_next = se;
5893                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5894                         break;
5895         }
5896
5897         if (!se) {
5898                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5899                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5900         }
5901
5902         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5903                 load = cfs_rq->h_load;
5904                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
5905                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
5906                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5907                 cfs_rq->h_load = load;
5908                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5909         }
5910 }
5911
5912 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5913 {
5914         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5915
5916         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5917         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
5918                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
5919 }
5920 #else
5921 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5922 {
5923         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5924         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5925         unsigned long flags;
5926
5927         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5928         update_rq_clock(rq);
5929         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
5930         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5931 }
5932
5933 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5934 {
5935         return p->se.avg.load_avg;
5936 }
5937 #endif
5938
5939 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5940
5941 enum group_type {
5942         group_other = 0,
5943         group_imbalanced,
5944         group_overloaded,
5945 };
5946
5947 /*
5948  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5949  */
5950 struct sg_lb_stats {
5951         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5952         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5953         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5954         unsigned long load_per_task;
5955         unsigned long group_capacity;
5956         unsigned long group_usage; /* Total usage of the group */
5957         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5958         unsigned int idle_cpus;
5959         unsigned int group_weight;
5960         enum group_type group_type;
5961         int group_no_capacity;
5962 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5963         unsigned int nr_numa_running;
5964         unsigned int nr_preferred_running;
5965 #endif
5966 };
5967
5968 /*
5969  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5970  *               during load balancing.
5971  */
5972 struct sd_lb_stats {
5973         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5974         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5975         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5976         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
5977         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5978
5979         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5980         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5981 };
5982
5983 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
5984 {
5985         /*
5986          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
5987          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
5988          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
5989          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
5990          */
5991         *sds = (struct sd_lb_stats){
5992                 .busiest = NULL,
5993                 .local = NULL,
5994                 .total_load = 0UL,
5995                 .total_capacity = 0UL,
5996                 .busiest_stat = {
5997                         .avg_load = 0UL,
5998                         .sum_nr_running = 0,
5999                         .group_type = group_other,
6000                 },
6001         };
6002 }
6003
6004 /**
6005  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6006  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6007  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6008  *
6009  * Return: The load index.
6010  */
6011 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6012                                         enum cpu_idle_type idle)
6013 {
6014         int load_idx;
6015
6016         switch (idle) {
6017         case CPU_NOT_IDLE:
6018                 load_idx = sd->busy_idx;
6019                 break;
6020
6021         case CPU_NEWLY_IDLE:
6022                 load_idx = sd->newidle_idx;
6023                 break;
6024         default:
6025                 load_idx = sd->idle_idx;
6026                 break;
6027         }
6028
6029         return load_idx;
6030 }
6031
6032 static unsigned long default_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6033 {
6034         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && (sd->span_weight > 1))
6035                 return sd->smt_gain / sd->span_weight;
6036
6037         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
6038 }
6039
6040 unsigned long __weak arch_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6041 {
6042         return default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6043 }
6044
6045 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6046 {
6047         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6048         u64 total, used, age_stamp, avg;
6049         s64 delta;
6050
6051         /*
6052          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6053          * we read them once before doing sanity checks on them.
6054          */
6055         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6056         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6057         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6058
6059         if (unlikely(delta < 0))
6060                 delta = 0;
6061
6062         total = sched_avg_period() + delta;
6063
6064         used = div_u64(avg, total);
6065
6066         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6067                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6068
6069         return 1;
6070 }
6071
6072 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6073 {
6074         unsigned long capacity = SCHED_CAPACITY_SCALE;
6075         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6076
6077         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
6078                 capacity *= arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6079         else
6080                 capacity *= default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6081
6082         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6083
6084         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6085
6086         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6087         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6088
6089         if (!capacity)
6090                 capacity = 1;
6091
6092         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6093         sdg->sgc->capacity = capacity;
6094 }
6095
6096 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6097 {
6098         struct sched_domain *child = sd->child;
6099         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6100         unsigned long capacity;
6101         unsigned long interval;
6102
6103         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6104         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6105         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6106
6107         if (!child) {
6108                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6109                 return;
6110         }
6111
6112         capacity = 0;
6113
6114         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6115                 /*
6116                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6117                  * span the current group.
6118                  */
6119
6120                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6121                         struct sched_group_capacity *sgc;
6122                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6123
6124                         /*
6125                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6126                          * gets here before we've attached the domains to the
6127                          * runqueues.
6128                          *
6129                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6130                          * in update_cpu_capacity().
6131                          *
6132                          * This avoids capacity from being 0 and
6133                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6134                          */
6135                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6136                                 capacity += capacity_of(cpu);
6137                                 continue;
6138                         }
6139
6140                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6141                         capacity += sgc->capacity;
6142                 }
6143         } else  {
6144                 /*
6145                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6146                  * span the current group.
6147                  */ 
6148
6149                 group = child->groups;
6150                 do {
6151                         capacity += group->sgc->capacity;
6152                         group = group->next;
6153                 } while (group != child->groups);
6154         }
6155
6156         sdg->sgc->capacity = capacity;
6157 }
6158
6159 /*
6160  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6161  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6162  * Return true is the capacity is reduced
6163  */
6164 static inline int
6165 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6166 {
6167         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6168                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6169 }
6170
6171 /*
6172  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6173  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6174  *
6175  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6176  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6177  * Something like:
6178  *
6179  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6180  *              *     * * *
6181  *
6182  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6183  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6184  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6185  *
6186  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6187  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6188  * moving tasks due to affinity constraints.
6189  *
6190  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6191  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6192  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6193  * to create an effective group imbalance.
6194  *
6195  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6196  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6197  * subtle and fragile situation.
6198  */
6199
6200 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6201 {
6202         return group->sgc->imbalance;
6203 }
6204
6205 /*
6206  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6207  * be used by some tasks.
6208  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6209  * smaller than the number of CPUs or if the usage is lower than the available
6210  * capacity for CFS tasks.
6211  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6212  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6213  * capacity in meaningful for the load balancer.
6214  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6215  * any benefit for the load balance.
6216  */
6217 static inline bool
6218 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6219 {
6220         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6221                 return true;
6222
6223         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6224                         (sgs->group_usage * env->sd->imbalance_pct))
6225                 return true;
6226
6227         return false;
6228 }
6229
6230 /*
6231  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6232  *  handle.
6233  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6234  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6235  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6236  *  false.
6237  */
6238 static inline bool
6239 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6240 {
6241         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6242                 return false;
6243
6244         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6245                         (sgs->group_usage * env->sd->imbalance_pct))
6246                 return true;
6247
6248         return false;
6249 }
6250
6251 static enum group_type group_classify(struct lb_env *env,
6252                 struct sched_group *group,
6253                 struct sg_lb_stats *sgs)
6254 {
6255         if (sgs->group_no_capacity)
6256                 return group_overloaded;
6257
6258         if (sg_imbalanced(group))
6259                 return group_imbalanced;
6260
6261         return group_other;
6262 }
6263
6264 /**
6265  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6266  * @env: The load balancing environment.
6267  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6268  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6269  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6270  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6271  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6272  */
6273 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6274                         struct sched_group *group, int load_idx,
6275                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6276                         bool *overload)
6277 {
6278         unsigned long load;
6279         int i;
6280
6281         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6282
6283         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6284                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6285
6286                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6287                 if (local_group)
6288                         load = target_load(i, load_idx);
6289                 else
6290                         load = source_load(i, load_idx);
6291
6292                 sgs->group_load += load;
6293                 sgs->group_usage += get_cpu_usage(i);
6294                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6295
6296                 if (rq->nr_running > 1)
6297                         *overload = true;
6298
6299 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6300                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6301                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6302 #endif
6303                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6304                 if (idle_cpu(i))
6305                         sgs->idle_cpus++;
6306         }
6307
6308         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6309         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6310         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6311
6312         if (sgs->sum_nr_running)
6313                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6314
6315         sgs->group_weight = group->group_weight;
6316
6317         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6318         sgs->group_type = group_classify(env, group, sgs);
6319 }
6320
6321 /**
6322  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6323  * @env: The load balancing environment.
6324  * @sds: sched_domain statistics
6325  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6326  * @sgs: sched_group statistics
6327  *
6328  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6329  * busiest group.
6330  *
6331  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6332  * busiest group. %false otherwise.
6333  */
6334 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6335                                    struct sd_lb_stats *sds,
6336                                    struct sched_group *sg,
6337                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6338 {
6339         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6340
6341         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6342                 return true;
6343
6344         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6345                 return false;
6346
6347         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6348                 return false;
6349
6350         /* This is the busiest node in its class. */
6351         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6352                 return true;
6353
6354         /*
6355          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6356          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6357          * higher than ourself as busy.
6358          */
6359         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6360                 if (!sds->busiest)
6361                         return true;
6362
6363                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6364                         return true;
6365         }
6366
6367         return false;
6368 }
6369
6370 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6371 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6372 {
6373         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6374                 return regular;
6375         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6376                 return remote;
6377         return all;
6378 }
6379
6380 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6381 {
6382         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6383                 return regular;
6384         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6385                 return remote;
6386         return all;
6387 }
6388 #else
6389 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6390 {
6391         return all;
6392 }
6393
6394 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6395 {
6396         return regular;
6397 }
6398 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6399
6400 /**
6401  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6402  * @env: The load balancing environment.
6403  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6404  */
6405 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6406 {
6407         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6408         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6409         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6410         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6411         bool overload = false;
6412
6413         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6414                 prefer_sibling = 1;
6415
6416         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6417
6418         do {
6419                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6420                 int local_group;
6421
6422                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6423                 if (local_group) {
6424                         sds->local = sg;
6425                         sgs = &sds->local_stat;
6426
6427                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6428                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6429                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6430                 }
6431
6432                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6433                                                 &overload);
6434
6435                 if (local_group)
6436                         goto next_group;
6437
6438                 /*
6439                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6440                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6441                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6442                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6443                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6444                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6445                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6446                  * the tasks on the system).
6447                  */
6448                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6449                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6450                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6451                         sgs->group_no_capacity = 1;
6452                         sgs->group_type = group_overloaded;
6453                 }
6454
6455                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6456                         sds->busiest = sg;
6457                         sds->busiest_stat = *sgs;
6458                 }
6459
6460 next_group:
6461                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6462                 sds->total_load += sgs->group_load;
6463                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6464
6465                 sg = sg->next;
6466         } while (sg != env->sd->groups);
6467
6468         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6469                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6470
6471         if (!env->sd->parent) {
6472                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6473                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6474                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6475         }
6476
6477 }
6478
6479 /**
6480  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6481  *                      sched doman.
6482  *
6483  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6484  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6485  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6486  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6487  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6488  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6489  *
6490  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6491  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6492  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6493  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6494  * number.
6495  *
6496  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6497  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6498  *
6499  * @env: The load balancing environment.
6500  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6501  */
6502 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6503 {
6504         int busiest_cpu;
6505
6506         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6507                 return 0;
6508
6509         if (!sds->busiest)
6510                 return 0;
6511
6512         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6513         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6514                 return 0;
6515
6516         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6517                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6518                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6519
6520         return 1;
6521 }
6522
6523 /**
6524  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6525  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6526  *                      load balancing.
6527  * @env: The load balancing environment.
6528  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6529  */
6530 static inline
6531 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6532 {
6533         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6534         unsigned int imbn = 2;
6535         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6536         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6537
6538         local = &sds->local_stat;
6539         busiest = &sds->busiest_stat;
6540
6541         if (!local->sum_nr_running)
6542                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6543         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6544                 imbn = 1;
6545
6546         scaled_busy_load_per_task =
6547                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6548                 busiest->group_capacity;
6549
6550         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6551             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6552                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6553                 return;
6554         }
6555
6556         /*
6557          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6558          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6559          * moving them.
6560          */
6561
6562         capa_now += busiest->group_capacity *
6563                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6564         capa_now += local->group_capacity *
6565                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6566         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6567
6568         /* Amount of load we'd subtract */
6569         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6570                 capa_move += busiest->group_capacity *
6571                             min(busiest->load_per_task,
6572                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6573         }
6574
6575         /* Amount of load we'd add */
6576         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6577             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6578                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6579                       local->group_capacity;
6580         } else {
6581                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6582                       local->group_capacity;
6583         }
6584         capa_move += local->group_capacity *
6585                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6586         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6587
6588         /* Move if we gain throughput */
6589         if (capa_move > capa_now)
6590                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6591 }
6592
6593 /**
6594  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6595  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6596  * @env: load balance environment
6597  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6598  */
6599 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6600 {
6601         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6602         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6603
6604         local = &sds->local_stat;
6605         busiest = &sds->busiest_stat;
6606
6607         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6608                 /*
6609                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6610                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6611                  */
6612                 busiest->load_per_task =
6613                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6614         }
6615
6616         /*
6617          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6618          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6619          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6620          */
6621         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6622             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6623                 env->imbalance = 0;
6624                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6625         }
6626
6627         /*
6628          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6629          */
6630         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6631             local->group_type   == group_overloaded) {
6632                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6633                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6634                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6635                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6636                 else
6637                         load_above_capacity = ~0UL;
6638         }
6639
6640         /*
6641          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6642          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6643          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6644          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6645          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6646          * for the minimum possible imbalance.
6647          */
6648         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6649
6650         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6651         env->imbalance = min(
6652                 max_pull * busiest->group_capacity,
6653                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6654         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6655
6656         /*
6657          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6658          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6659          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6660          * moved
6661          */
6662         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6663                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6664 }
6665
6666 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6667
6668 /**
6669  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6670  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6671  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6672  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6673  * such a group exists.
6674  *
6675  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6676  * to restore balance.
6677  *
6678  * @env: The load balancing environment.
6679  *
6680  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6681  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6682  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6683  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6684  */
6685 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6686 {
6687         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6688         struct sd_lb_stats sds;
6689
6690         init_sd_lb_stats(&sds);
6691
6692         /*
6693          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6694          * this level.
6695          */
6696         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6697         local = &sds.local_stat;
6698         busiest = &sds.busiest_stat;
6699
6700         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6701         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6702             check_asym_packing(env, &sds))
6703                 return sds.busiest;
6704
6705         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6706         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6707                 goto out_balanced;
6708
6709         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6710                                                 / sds.total_capacity;
6711
6712         /*
6713          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6714          * work because they assume all things are equal, which typically
6715          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6716          */
6717         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6718                 goto force_balance;
6719
6720         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6721         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
6722             busiest->group_no_capacity)
6723                 goto force_balance;
6724
6725         /*
6726          * If the local group is busier than the selected busiest group
6727          * don't try and pull any tasks.
6728          */
6729         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6730                 goto out_balanced;
6731
6732         /*
6733          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6734          * average load.
6735          */
6736         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6737                 goto out_balanced;
6738
6739         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6740                 /*
6741                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6742                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6743                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6744                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6745                  * might end up to just move the imbalance on another group
6746                  */
6747                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6748                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6749                         goto out_balanced;
6750         } else {
6751                 /*
6752                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6753                  * imbalance_pct to be conservative.
6754                  */
6755                 if (100 * busiest->avg_load <=
6756                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6757                         goto out_balanced;
6758         }
6759
6760 force_balance:
6761         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6762         calculate_imbalance(env, &sds);
6763         return sds.busiest;
6764
6765 out_balanced:
6766         env->imbalance = 0;
6767         return NULL;
6768 }
6769
6770 /*
6771  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6772  */
6773 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6774                                      struct sched_group *group)
6775 {
6776         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6777         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6778         int i;
6779
6780         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6781                 unsigned long capacity, wl;
6782                 enum fbq_type rt;
6783
6784                 rq = cpu_rq(i);
6785                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6786
6787                 /*
6788                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6789                  *  - regular: there are !numa tasks
6790                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6791                  *  - all:     there is no distinction
6792                  *
6793                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6794                  * ignore those when there's better options.
6795                  *
6796                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6797                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6798                  * queue by moving tasks around inside the node.
6799                  *
6800                  * If we cannot move enough load due to this classification
6801                  * the next pass will adjust the group classification and
6802                  * allow migration of more tasks.
6803                  *
6804                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6805                  */
6806                 if (rt > env->fbq_type)
6807                         continue;
6808
6809                 capacity = capacity_of(i);
6810
6811                 wl = weighted_cpuload(i);
6812
6813                 /*
6814                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6815                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6816                  */
6817
6818                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
6819                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
6820                         continue;
6821
6822                 /*
6823                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6824                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6825                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6826                  * potentially running at a lower capacity.
6827                  *
6828                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6829                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6830                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6831                  * our previous maximum.
6832                  */
6833                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6834                         busiest_load = wl;
6835                         busiest_capacity = capacity;
6836                         busiest = rq;
6837                 }
6838         }
6839
6840         return busiest;
6841 }
6842
6843 /*
6844  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6845  * so long as it is large enough.
6846  */
6847 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6848
6849 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6850 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6851
6852 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6853 {
6854         struct sched_domain *sd = env->sd;
6855
6856         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6857
6858                 /*
6859                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6860                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6861                  * lowest numbered CPUs.
6862                  */
6863                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6864                         return 1;
6865         }
6866
6867         /*
6868          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
6869          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
6870          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
6871          * available on dst_cpu.
6872          */
6873         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
6874             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
6875                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
6876                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
6877                         return 1;
6878         }
6879
6880         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6881 }
6882
6883 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6884
6885 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6886 {
6887         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6888         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6889         int cpu, balance_cpu = -1;
6890
6891         /*
6892          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6893          * to do the newly idle load balance.
6894          */
6895         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6896                 return 1;
6897
6898         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6899         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6900         /* Try to find first idle cpu */
6901         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6902                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6903                         continue;
6904
6905                 balance_cpu = cpu;
6906                 break;
6907         }
6908
6909         if (balance_cpu == -1)
6910                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6911
6912         /*
6913          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6914          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6915          */
6916         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6917 }
6918
6919 /*
6920  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6921  * tasks if there is an imbalance.
6922  */
6923 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6924                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6925                         int *continue_balancing)
6926 {
6927         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6928         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6929         struct sched_group *group;
6930         struct rq *busiest;
6931         unsigned long flags;
6932         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
6933
6934         struct lb_env env = {
6935                 .sd             = sd,
6936                 .dst_cpu        = this_cpu,
6937                 .dst_rq         = this_rq,
6938                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6939                 .idle           = idle,
6940                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6941                 .cpus           = cpus,
6942                 .fbq_type       = all,
6943                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
6944         };
6945
6946         /*
6947          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6948          * other cpus in our group
6949          */
6950         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6951                 env.dst_grpmask = NULL;
6952
6953         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6954
6955         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6956
6957 redo:
6958         if (!should_we_balance(&env)) {
6959                 *continue_balancing = 0;
6960                 goto out_balanced;
6961         }
6962
6963         group = find_busiest_group(&env);
6964         if (!group) {
6965                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6966                 goto out_balanced;
6967         }
6968
6969         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6970         if (!busiest) {
6971                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6972                 goto out_balanced;
6973         }
6974
6975         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6976
6977         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6978
6979         env.src_cpu = busiest->cpu;
6980         env.src_rq = busiest;
6981
6982         ld_moved = 0;
6983         if (busiest->nr_running > 1) {
6984                 /*
6985                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6986                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
6987                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
6988                  * correctly treated as an imbalance.
6989                  */
6990                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6991                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
6992
6993 more_balance:
6994                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6995
6996                 /*
6997                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
6998                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
6999                  */
7000                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7001
7002                 /*
7003                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7004                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7005                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7006                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7007                  * See task_rq_lock() family for the details.
7008                  */
7009
7010                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7011
7012                 if (cur_ld_moved) {
7013                         attach_tasks(&env);
7014                         ld_moved += cur_ld_moved;
7015                 }
7016
7017                 local_irq_restore(flags);
7018
7019                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7020                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7021                         goto more_balance;
7022                 }
7023
7024                 /*
7025                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7026                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7027                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7028                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7029                  * sched_group.
7030                  *
7031                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7032                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7033                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7034                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7035                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7036                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7037                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7038                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7039                  * This however should not happen so much in practice and
7040                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7041                  * excess load moved.
7042                  */
7043                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7044
7045                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7046                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7047
7048                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7049                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7050                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7051                         env.loop         = 0;
7052                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7053
7054                         /*
7055                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7056                          * need to continue with same src_cpu.
7057                          */
7058                         goto more_balance;
7059                 }
7060
7061                 /*
7062                  * We failed to reach balance because of affinity.
7063                  */
7064                 if (sd_parent) {
7065                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7066
7067                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7068                                 *group_imbalance = 1;
7069                 }
7070
7071                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7072                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7073                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7074                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7075                                 env.loop = 0;
7076                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7077                                 goto redo;
7078                         }
7079                         goto out_all_pinned;
7080                 }
7081         }
7082
7083         if (!ld_moved) {
7084                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7085                 /*
7086                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7087                  * We do not want newidle balance, which can be very
7088                  * frequent, pollute the failure counter causing
7089                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7090                  */
7091                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7092                         sd->nr_balance_failed++;
7093
7094                 if (need_active_balance(&env)) {
7095                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7096
7097                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7098                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7099                          * moved to this_cpu
7100                          */
7101                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7102                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7103                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7104                                                             flags);
7105                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7106                                 goto out_one_pinned;
7107                         }
7108
7109                         /*
7110                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7111                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7112                          * only after active load balance is finished.
7113                          */
7114                         if (!busiest->active_balance) {
7115                                 busiest->active_balance = 1;
7116                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7117                                 active_balance = 1;
7118                         }
7119                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7120
7121                         if (active_balance) {
7122                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7123                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7124                                         &busiest->active_balance_work);
7125                         }
7126
7127                         /*
7128                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7129                          * counter.
7130                          */
7131                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7132                 }
7133         } else
7134                 sd->nr_balance_failed = 0;
7135
7136         if (likely(!active_balance)) {
7137                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7138                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7139         } else {
7140                 /*
7141                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7142                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7143                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7144                  * detach_tasks).
7145                  */
7146                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7147                         sd->balance_interval *= 2;
7148         }
7149
7150         goto out;
7151
7152 out_balanced:
7153         /*
7154          * We reach balance although we may have faced some affinity
7155          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7156          */
7157         if (sd_parent) {
7158                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7159
7160                 if (*group_imbalance)
7161                         *group_imbalance = 0;
7162         }
7163
7164 out_all_pinned:
7165         /*
7166          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7167          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7168          * can try to migrate them.
7169          */
7170         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7171
7172         sd->nr_balance_failed = 0;
7173
7174 out_one_pinned:
7175         /* tune up the balancing interval */
7176         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7177                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7178                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7179                 sd->balance_interval *= 2;
7180
7181         ld_moved = 0;
7182 out:
7183         return ld_moved;
7184 }
7185
7186 static inline unsigned long
7187 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7188 {
7189         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7190
7191         if (cpu_busy)
7192                 interval *= sd->busy_factor;
7193
7194         /* scale ms to jiffies */
7195         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7196         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7197
7198         return interval;
7199 }
7200
7201 static inline void
7202 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7203 {
7204         unsigned long interval, next;
7205
7206         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7207         next = sd->last_balance + interval;
7208
7209         if (time_after(*next_balance, next))
7210                 *next_balance = next;
7211 }
7212
7213 /*
7214  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7215  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7216  */
7217 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7218 {
7219         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7220         int this_cpu = this_rq->cpu;
7221         struct sched_domain *sd;
7222         int pulled_task = 0;
7223         u64 curr_cost = 0;
7224
7225         idle_enter_fair(this_rq);
7226
7227         /*
7228          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7229          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7230          */
7231         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7232
7233         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7234             !this_rq->rd->overload) {
7235                 rcu_read_lock();
7236                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7237                 if (sd)
7238                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7239                 rcu_read_unlock();
7240
7241                 goto out;
7242         }
7243
7244         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7245
7246         update_blocked_averages(this_cpu);
7247         rcu_read_lock();
7248         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7249                 int continue_balancing = 1;
7250                 u64 t0, domain_cost;
7251
7252                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7253                         continue;
7254
7255                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7256                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7257                         break;
7258                 }
7259
7260                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7261                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7262
7263                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7264                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7265                                                    &continue_balancing);
7266
7267                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7268                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7269                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7270
7271                         curr_cost += domain_cost;
7272                 }
7273
7274                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7275
7276                 /*
7277                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7278                  * now runnable tasks on this rq.
7279                  */
7280                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7281                         break;
7282         }
7283         rcu_read_unlock();
7284
7285         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7286
7287         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7288                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7289
7290         /*
7291          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7292          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7293          * pretend we pulled a task.
7294          */
7295         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7296                 pulled_task = 1;
7297
7298 out:
7299         /* Move the next balance forward */
7300         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7301                 this_rq->next_balance = next_balance;
7302
7303         /* Is there a task of a high priority class? */
7304         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7305                 pulled_task = -1;
7306
7307         if (pulled_task) {
7308                 idle_exit_fair(this_rq);
7309                 this_rq->idle_stamp = 0;
7310         }
7311
7312         return pulled_task;
7313 }
7314
7315 /*
7316  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7317  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7318  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7319  * avoids physical / logical imbalances.
7320  */
7321 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7322 {
7323         struct rq *busiest_rq = data;
7324         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7325         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7326         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7327         struct sched_domain *sd;
7328         struct task_struct *p = NULL;
7329
7330         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7331
7332         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7333         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7334                      !busiest_rq->active_balance))
7335                 goto out_unlock;
7336
7337         /* Is there any task to move? */
7338         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7339                 goto out_unlock;
7340
7341         /*
7342          * This condition is "impossible", if it occurs
7343          * we need to fix it. Originally reported by
7344          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7345          */
7346         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7347
7348         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7349         rcu_read_lock();
7350         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7351                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7352                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7353                                 break;
7354         }
7355
7356         if (likely(sd)) {
7357                 struct lb_env env = {
7358                         .sd             = sd,
7359                         .dst_cpu        = target_cpu,
7360                         .dst_rq         = target_rq,
7361                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7362                         .src_rq         = busiest_rq,
7363                         .idle           = CPU_IDLE,
7364                 };
7365
7366                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7367
7368                 p = detach_one_task(&env);
7369                 if (p)
7370                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7371                 else
7372                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7373         }
7374         rcu_read_unlock();
7375 out_unlock:
7376         busiest_rq->active_balance = 0;
7377         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7378
7379         if (p)
7380                 attach_one_task(target_rq, p);
7381
7382         local_irq_enable();
7383
7384         return 0;
7385 }
7386
7387 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7388 {
7389         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7390 }
7391
7392 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7393 /*
7394  * idle load balancing details
7395  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7396  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7397  *   load balancing for all the idle CPUs.
7398  */
7399 static struct {
7400         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7401         atomic_t nr_cpus;
7402         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7403 } nohz ____cacheline_aligned;
7404
7405 static inline int find_new_ilb(void)
7406 {
7407         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7408
7409         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7410                 return ilb;
7411
7412         return nr_cpu_ids;
7413 }
7414
7415 /*
7416  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7417  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7418  * CPU (if there is one).
7419  */
7420 static void nohz_balancer_kick(void)
7421 {
7422         int ilb_cpu;
7423
7424         nohz.next_balance++;
7425
7426         ilb_cpu = find_new_ilb();
7427
7428         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7429                 return;
7430
7431         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7432                 return;
7433         /*
7434          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7435          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7436          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7437          * will be run before returning from the IPI.
7438          */
7439         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7440         return;
7441 }
7442
7443 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7444 {
7445         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7446                 /*
7447                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7448                  */
7449                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7450                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7451                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7452                 }
7453                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7454         }
7455 }
7456
7457 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7458 {
7459         struct sched_domain *sd;
7460         int cpu = smp_processor_id();
7461
7462         rcu_read_lock();
7463         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7464
7465         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7466                 goto unlock;
7467         sd->nohz_idle = 0;
7468
7469         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7470 unlock:
7471         rcu_read_unlock();
7472 }
7473
7474 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7475 {
7476         struct sched_domain *sd;
7477         int cpu = smp_processor_id();
7478
7479         rcu_read_lock();
7480         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7481
7482         if (!sd || sd->nohz_idle)
7483                 goto unlock;
7484         sd->nohz_idle = 1;
7485
7486         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7487 unlock:
7488         rcu_read_unlock();
7489 }
7490
7491 /*
7492  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7493  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7494  */
7495 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7496 {
7497         /*
7498          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7499          */
7500         if (!cpu_active(cpu))
7501                 return;
7502
7503         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7504                 return;
7505
7506         /*
7507          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7508          */
7509         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7510                 return;
7511
7512         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7513         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7514         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7515 }
7516
7517 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7518                                         unsigned long action, void *hcpu)
7519 {
7520         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7521         case CPU_DYING:
7522                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7523                 return NOTIFY_OK;
7524         default:
7525                 return NOTIFY_DONE;
7526         }
7527 }
7528 #endif
7529
7530 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7531
7532 /*
7533  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7534  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7535  */
7536 void update_max_interval(void)
7537 {
7538         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7539 }
7540
7541 /*
7542  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7543  * and initiates a balancing operation if so.
7544  *
7545  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7546  */
7547 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7548 {
7549         int continue_balancing = 1;
7550         int cpu = rq->cpu;
7551         unsigned long interval;
7552         struct sched_domain *sd;
7553         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7554         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7555         int update_next_balance = 0;
7556         int need_serialize, need_decay = 0;
7557         u64 max_cost = 0;
7558
7559         update_blocked_averages(cpu);
7560
7561         rcu_read_lock();
7562         for_each_domain(cpu, sd) {
7563                 /*
7564                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7565                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7566                  */
7567                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7568                         sd->max_newidle_lb_cost =
7569                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7570                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7571                         need_decay = 1;
7572                 }
7573                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7574
7575                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7576                         continue;
7577
7578                 /*
7579                  * Stop the load balance at this level. There is another
7580                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7581                  * actively.
7582                  */
7583                 if (!continue_balancing) {
7584                         if (need_decay)
7585                                 continue;
7586                         break;
7587                 }
7588
7589                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7590
7591                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7592                 if (need_serialize) {
7593                         if (!spin_trylock(&balancing))
7594                                 goto out;
7595                 }
7596
7597                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7598                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7599                                 /*
7600                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7601                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7602                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7603                                  */
7604                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7605                         }
7606                         sd->last_balance = jiffies;
7607                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7608                 }
7609                 if (need_serialize)
7610                         spin_unlock(&balancing);
7611 out:
7612                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7613                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7614                         update_next_balance = 1;
7615                 }
7616         }
7617         if (need_decay) {
7618                 /*
7619                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7620                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7621                  */
7622                 rq->max_idle_balance_cost =
7623                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7624         }
7625         rcu_read_unlock();
7626
7627         /*
7628          * next_balance will be updated only when there is a need.
7629          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7630          * updated.
7631          */
7632         if (likely(update_next_balance))
7633                 rq->next_balance = next_balance;
7634 }
7635
7636 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7637 /*
7638  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7639  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7640  */
7641 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7642 {
7643         int this_cpu = this_rq->cpu;
7644         struct rq *rq;
7645         int balance_cpu;
7646
7647         if (idle != CPU_IDLE ||
7648             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7649                 goto end;
7650
7651         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7652                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7653                         continue;
7654
7655                 /*
7656                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7657                  * work being done for other cpus. Next load
7658                  * balancing owner will pick it up.
7659                  */
7660                 if (need_resched())
7661                         break;
7662
7663                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7664
7665                 /*
7666                  * If time for next balance is due,
7667                  * do the balance.
7668                  */
7669                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7670                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7671                         update_rq_clock(rq);
7672                         update_idle_cpu_load(rq);
7673                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7674                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7675                 }
7676
7677                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
7678                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
7679         }
7680         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
7681 end:
7682         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7683 }
7684
7685 /*
7686  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7687  * of an idle cpu in the system.
7688  *   - This rq has more than one task.
7689  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
7690  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
7691  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
7692  *     multiple busy cpu.
7693  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7694  *     domain span are idle.
7695  */
7696 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7697 {
7698         unsigned long now = jiffies;
7699         struct sched_domain *sd;
7700         struct sched_group_capacity *sgc;
7701         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7702         bool kick = false;
7703
7704         if (unlikely(rq->idle_balance))
7705                 return false;
7706
7707        /*
7708         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7709         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7710         */
7711         set_cpu_sd_state_busy();
7712         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7713
7714         /*
7715          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7716          * balancing.
7717          */
7718         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7719                 return false;
7720
7721         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7722                 return false;
7723
7724         if (rq->nr_running >= 2)
7725                 return true;
7726
7727         rcu_read_lock();
7728         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7729         if (sd) {
7730                 sgc = sd->groups->sgc;
7731                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7732
7733                 if (nr_busy > 1) {
7734                         kick = true;
7735                         goto unlock;
7736                 }
7737
7738         }
7739
7740         sd = rcu_dereference(rq->sd);
7741         if (sd) {
7742                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
7743                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
7744                         kick = true;
7745                         goto unlock;
7746                 }
7747         }
7748
7749         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7750         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7751                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
7752                 kick = true;
7753                 goto unlock;
7754         }
7755
7756 unlock:
7757         rcu_read_unlock();
7758         return kick;
7759 }
7760 #else
7761 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7762 #endif
7763
7764 /*
7765  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7766  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7767  */
7768 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7769 {
7770         struct rq *this_rq = this_rq();
7771         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7772                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7773
7774         /*
7775          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7776          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7777          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
7778          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
7779          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
7780          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
7781          */
7782         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7783         rebalance_domains(this_rq, idle);
7784 }
7785
7786 /*
7787  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7788  */
7789 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7790 {
7791         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7792         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7793                 return;
7794
7795         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7796                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7797 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7798         if (nohz_kick_needed(rq))
7799                 nohz_balancer_kick();
7800 #endif
7801 }
7802
7803 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7804 {
7805         update_sysctl();
7806
7807         update_runtime_enabled(rq);
7808 }
7809
7810 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7811 {
7812         update_sysctl();
7813
7814         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7815         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7816 }
7817
7818 #endif /* CONFIG_SMP */
7819
7820 /*
7821  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7822  */
7823 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7824 {
7825         struct cfs_rq *cfs_rq;
7826         struct sched_entity *se = &curr->se;
7827
7828         for_each_sched_entity(se) {
7829                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7830                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7831         }
7832
7833         if (numabalancing_enabled)
7834                 task_tick_numa(rq, curr);
7835 }
7836
7837 /*
7838  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
7839  *  - child not yet on the tasklist
7840  *  - preemption disabled
7841  */
7842 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
7843 {
7844         struct cfs_rq *cfs_rq;
7845         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
7846         int this_cpu = smp_processor_id();
7847         struct rq *rq = this_rq();
7848         unsigned long flags;
7849
7850         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7851
7852         update_rq_clock(rq);
7853
7854         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
7855         curr = cfs_rq->curr;
7856
7857         /*
7858          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
7859          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
7860          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
7861          * of child point to valid ones.
7862          */
7863         rcu_read_lock();
7864         __set_task_cpu(p, this_cpu);
7865         rcu_read_unlock();
7866
7867         update_curr(cfs_rq);
7868
7869         if (curr)
7870                 se->vruntime = curr->vruntime;
7871         place_entity(cfs_rq, se, 1);
7872
7873         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
7874                 /*
7875                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
7876                  * 'current' within the tree based on its new key value.
7877                  */
7878                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
7879                 resched_curr(rq);
7880         }
7881
7882         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7883
7884         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7885 }
7886
7887 /*
7888  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
7889  * the current task.
7890  */
7891 static void
7892 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
7893 {
7894         if (!task_on_rq_queued(p))
7895                 return;
7896
7897         /*
7898          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
7899          * our priority decreased, or if we are not currently running on
7900          * this runqueue and our priority is higher than the current's
7901          */
7902         if (rq->curr == p) {
7903                 if (p->prio > oldprio)
7904                         resched_curr(rq);
7905         } else
7906                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7907 }
7908
7909 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7910 {
7911         struct sched_entity *se = &p->se;
7912         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7913
7914         /*
7915          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when it's
7916          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
7917          * do the right thing.
7918          *
7919          * If it's queued, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
7920          * have normalized the vruntime, if it's !queued, then only when
7921          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
7922          */
7923         if (!task_on_rq_queued(p) && p->state != TASK_RUNNING) {
7924                 /*
7925                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
7926                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
7927                  */
7928                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
7929                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7930         }
7931
7932         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
7933         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
7934 }
7935
7936 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7937 {
7938         struct sched_entity *se = &p->se;
7939
7940 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7941         /*
7942          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
7943          * class maintain depth value), reset depth properly.
7944          */
7945         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7946 #endif
7947
7948         if (!task_on_rq_queued(p)) {
7949
7950                 /*
7951                  * Ensure the task has a non-normalized vruntime when it is switched
7952                  * back to the fair class with !queued, so that enqueue_entity() at
7953                  * wake-up time will do the right thing.
7954                  *
7955                  * If it's queued, then the enqueue_entity(.flags=0) makes the task
7956                  * has non-normalized vruntime, if it's !queued, then it still has
7957                  * normalized vruntime.
7958                  */
7959                 if (p->state != TASK_RUNNING)
7960                         se->vruntime += cfs_rq_of(se)->min_vruntime;
7961                 return;
7962         }
7963
7964         /*
7965          * We were most likely switched from sched_rt, so
7966          * kick off the schedule if running, otherwise just see
7967          * if we can still preempt the current task.
7968          */
7969         if (rq->curr == p)
7970                 resched_curr(rq);
7971         else
7972                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7973 }
7974
7975 /* Account for a task changing its policy or group.
7976  *
7977  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
7978  * migrates between groups/classes.
7979  */
7980 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
7981 {
7982         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
7983
7984         for_each_sched_entity(se) {
7985                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7986
7987                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7988                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
7989                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
7990         }
7991 }
7992
7993 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
7994 {
7995         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
7996         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
7997 #ifndef CONFIG_64BIT
7998         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
7999 #endif
8000 #ifdef CONFIG_SMP
8001         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8002         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8003 #endif
8004 }
8005
8006 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8007 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int queued)
8008 {
8009         struct sched_entity *se = &p->se;
8010         struct cfs_rq *cfs_rq;
8011
8012         /*
8013          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
8014          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
8015          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
8016          * bonus in place_entity()).
8017          *
8018          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
8019          * ->vruntime to a relative base.
8020          *
8021          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
8022          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
8023          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
8024          */
8025         /*
8026          * When !queued, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8027          * But there are some cases where it has already been normalized:
8028          *
8029          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
8030          *   wake_up_new_task().
8031          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8032          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8033          *
8034          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
8035          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
8036          */
8037         if (!queued && (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
8038                 queued = 1;
8039
8040         if (!queued)
8041                 se->vruntime -= cfs_rq_of(se)->min_vruntime;
8042         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8043         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8044         if (!queued) {
8045                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8046                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8047
8048                 /* Virtually synchronize task with its new cfs_rq */
8049                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8050         }
8051 }
8052
8053 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8054 {
8055         int i;
8056
8057         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8058
8059         for_each_possible_cpu(i) {
8060                 if (tg->cfs_rq)
8061                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8062                 if (tg->se) {
8063                         if (tg->se[i])
8064                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8065                         kfree(tg->se[i]);
8066                 }
8067         }
8068
8069         kfree(tg->cfs_rq);
8070         kfree(tg->se);
8071 }
8072
8073 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8074 {
8075         struct cfs_rq *cfs_rq;
8076         struct sched_entity *se;
8077         int i;
8078
8079         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8080         if (!tg->cfs_rq)
8081                 goto err;
8082         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8083         if (!tg->se)
8084                 goto err;
8085
8086         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8087
8088         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8089
8090         for_each_possible_cpu(i) {
8091                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8092                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8093                 if (!cfs_rq)
8094                         goto err;
8095
8096                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8097                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8098                 if (!se)
8099                         goto err_free_rq;
8100
8101                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8102                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8103                 init_entity_runnable_average(se);
8104         }
8105
8106         return 1;
8107
8108 err_free_rq:
8109         kfree(cfs_rq);
8110 err:
8111         return 0;
8112 }
8113
8114 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8115 {
8116         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8117         unsigned long flags;
8118
8119         /*
8120         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8121         * check on_list without danger of it being re-added.
8122         */
8123         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8124                 return;
8125
8126         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8127         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8128         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8129 }
8130
8131 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8132                         struct sched_entity *se, int cpu,
8133                         struct sched_entity *parent)
8134 {
8135         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8136
8137         cfs_rq->tg = tg;
8138         cfs_rq->rq = rq;
8139         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8140
8141         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8142         tg->se[cpu] = se;
8143
8144         /* se could be NULL for root_task_group */
8145         if (!se)
8146                 return;
8147
8148         if (!parent) {
8149                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8150                 se->depth = 0;
8151         } else {
8152                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8153                 se->depth = parent->depth + 1;
8154         }
8155
8156         se->my_q = cfs_rq;
8157         /* guarantee group entities always have weight */
8158         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8159         se->parent = parent;
8160 }
8161
8162 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8163
8164 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8165 {
8166         int i;
8167         unsigned long flags;
8168
8169         /*
8170          * We can't change the weight of the root cgroup.
8171          */
8172         if (!tg->se[0])
8173                 return -EINVAL;
8174
8175         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8176
8177         mutex_lock(&shares_mutex);
8178         if (tg->shares == shares)
8179                 goto done;
8180
8181         tg->shares = shares;
8182         for_each_possible_cpu(i) {
8183                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8184                 struct sched_entity *se;
8185
8186                 se = tg->se[i];
8187                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8188                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8189
8190                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8191                 update_rq_clock(rq);
8192                 for_each_sched_entity(se)
8193                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8194                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8195         }
8196
8197 done:
8198         mutex_unlock(&shares_mutex);
8199         return 0;
8200 }
8201 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8202
8203 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8204
8205 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8206 {
8207         return 1;
8208 }
8209
8210 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
8211
8212 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8213
8214
8215 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8216 {
8217         struct sched_entity *se = &task->se;
8218         unsigned int rr_interval = 0;
8219
8220         /*
8221          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8222          * idle runqueue:
8223          */
8224         if (rq->cfs.load.weight)
8225                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8226
8227         return rr_interval;
8228 }
8229
8230 /*
8231  * All the scheduling class methods:
8232  */
8233 const struct sched_class fair_sched_class = {
8234         .next                   = &idle_sched_class,
8235         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8236         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8237         .yield_task             = yield_task_fair,
8238         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8239
8240         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8241
8242         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8243         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8244
8245 #ifdef CONFIG_SMP
8246         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8247         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8248
8249         .rq_online              = rq_online_fair,
8250         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8251
8252         .task_waking            = task_waking_fair,
8253         .task_dead              = task_dead_fair,
8254         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8255 #endif
8256
8257         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8258         .task_tick              = task_tick_fair,
8259         .task_fork              = task_fork_fair,
8260
8261         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8262         .switched_from          = switched_from_fair,
8263         .switched_to            = switched_to_fair,
8264
8265         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8266
8267         .update_curr            = update_curr_fair,
8268
8269 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8270         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8271 #endif
8272 };
8273
8274 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8275 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8276 {
8277         struct cfs_rq *cfs_rq;
8278
8279         rcu_read_lock();
8280         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8281                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8282         rcu_read_unlock();
8283 }
8284
8285 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8286 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8287 {
8288         int node;
8289         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8290
8291         for_each_online_node(node) {
8292                 if (p->numa_faults) {
8293                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8294                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8295                 }
8296                 if (p->numa_group) {
8297                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8298                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8299                 }
8300                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8301         }
8302 }
8303 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8304 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8305
8306 __init void init_sched_fair_class(void)
8307 {
8308 #ifdef CONFIG_SMP
8309         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8310
8311 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8312         nohz.next_balance = jiffies;
8313         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8314         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8315 #endif
8316 #endif /* SMP */
8317
8318 }