]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - kernel/sched/fair.c
Merge branch 'fixes' of git://git.armlinux.org.uk/~rmk/linux-arm
[karo-tx-linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/sched/mm.h>
24 #include <linux/sched/topology.h>
25
26 #include <linux/latencytop.h>
27 #include <linux/cpumask.h>
28 #include <linux/cpuidle.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/profile.h>
31 #include <linux/interrupt.h>
32 #include <linux/mempolicy.h>
33 #include <linux/migrate.h>
34 #include <linux/task_work.h>
35
36 #include <trace/events/sched.h>
37
38 #include "sched.h"
39
40 /*
41  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
42  *
43  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
44  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
45  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
46  * based scheduling concepts.
47  *
48  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
49  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
50  *
51  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
52  */
53 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
54 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency            = 6000000ULL;
55
56 /*
57  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
58  *
59  * Options are:
60  *
61  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
62  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
63  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
64  *
65  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
66  */
67 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
68
69 /*
70  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
71  *
72  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
73  */
74 unsigned int sysctl_sched_min_granularity               = 750000ULL;
75 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity    = 750000ULL;
76
77 /*
78  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
79  */
80 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
81
82 /*
83  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
84  * parent will (try to) run first.
85  */
86 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
87
88 /*
89  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
90  *
91  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
92  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
93  * have immediate wakeup/sleep latencies.
94  *
95  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
96  */
97 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity            = 1000000UL;
98 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
99
100 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
101
102 #ifdef CONFIG_SMP
103 /*
104  * For asym packing, by default the lower numbered cpu has higher priority.
105  */
106 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
107 {
108         return -cpu;
109 }
110 #endif
111
112 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
113 /*
114  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
115  * each time a cfs_rq requests quota.
116  *
117  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
118  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
119  * we will always only issue the remaining available time.
120  *
121  * (default: 5 msec, units: microseconds)
122  */
123 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
124 #endif
125
126 /*
127  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
128  * util * margin < capacity * 1024
129  *
130  * (default: ~20%)
131  */
132 unsigned int capacity_margin                            = 1280;
133
134 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
135 {
136         lw->weight += inc;
137         lw->inv_weight = 0;
138 }
139
140 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
141 {
142         lw->weight -= dec;
143         lw->inv_weight = 0;
144 }
145
146 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
147 {
148         lw->weight = w;
149         lw->inv_weight = 0;
150 }
151
152 /*
153  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
154  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
155  * to users decreases. But the relationship is not linear,
156  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
157  * number of CPUs.
158  *
159  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
160  */
161 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
162 {
163         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
164         unsigned int factor;
165
166         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
167         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
168                 factor = 1;
169                 break;
170         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
171                 factor = cpus;
172                 break;
173         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
174         default:
175                 factor = 1 + ilog2(cpus);
176                 break;
177         }
178
179         return factor;
180 }
181
182 static void update_sysctl(void)
183 {
184         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
185
186 #define SET_SYSCTL(name) \
187         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
188         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
189         SET_SYSCTL(sched_latency);
190         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
191 #undef SET_SYSCTL
192 }
193
194 void sched_init_granularity(void)
195 {
196         update_sysctl();
197 }
198
199 #define WMULT_CONST     (~0U)
200 #define WMULT_SHIFT     32
201
202 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
203 {
204         unsigned long w;
205
206         if (likely(lw->inv_weight))
207                 return;
208
209         w = scale_load_down(lw->weight);
210
211         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
212                 lw->inv_weight = 1;
213         else if (unlikely(!w))
214                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
215         else
216                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
217 }
218
219 /*
220  * delta_exec * weight / lw.weight
221  *   OR
222  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
223  *
224  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
225  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
226  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
227  *
228  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
229  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
230  */
231 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
232 {
233         u64 fact = scale_load_down(weight);
234         int shift = WMULT_SHIFT;
235
236         __update_inv_weight(lw);
237
238         if (unlikely(fact >> 32)) {
239                 while (fact >> 32) {
240                         fact >>= 1;
241                         shift--;
242                 }
243         }
244
245         /* hint to use a 32x32->64 mul */
246         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
247
248         while (fact >> 32) {
249                 fact >>= 1;
250                 shift--;
251         }
252
253         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
254 }
255
256
257 const struct sched_class fair_sched_class;
258
259 /**************************************************************
260  * CFS operations on generic schedulable entities:
261  */
262
263 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
264
265 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
266 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
267 {
268         return cfs_rq->rq;
269 }
270
271 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
272 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
273
274 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
275 {
276         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
277         return container_of(se, struct task_struct, se);
278 }
279
280 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
281 #define for_each_sched_entity(se) \
282                 for (; se; se = se->parent)
283
284 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
285 {
286         return p->se.cfs_rq;
287 }
288
289 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
290 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
291 {
292         return se->cfs_rq;
293 }
294
295 /* runqueue "owned" by this group */
296 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
297 {
298         return grp->my_q;
299 }
300
301 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
302 {
303         if (!cfs_rq->on_list) {
304                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
305                 int cpu = cpu_of(rq);
306                 /*
307                  * Ensure we either appear before our parent (if already
308                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
309                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
310                  * reduces this to two cases and a special case for the root
311                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
312                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
313                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
314                  */
315                 if (cfs_rq->tg->parent &&
316                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
317                         /*
318                          * If parent is already on the list, we add the child
319                          * just before. Thanks to circular linked property of
320                          * the list, this means to put the child at the tail
321                          * of the list that starts by parent.
322                          */
323                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
324                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
325                         /*
326                          * The branch is now connected to its tree so we can
327                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
328                          * list.
329                          */
330                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
331                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
332                         /*
333                          * cfs rq without parent should be put
334                          * at the tail of the list.
335                          */
336                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
337                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
338                         /*
339                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
340                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
341                          */
342                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
343                 } else {
344                         /*
345                          * The parent has not already been added so we want to
346                          * make sure that it will be put after us.
347                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
348                          * where we will add parent.
349                          */
350                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
351                                 rq->tmp_alone_branch);
352                         /*
353                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
354                          * of the branch
355                          */
356                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
357                 }
358
359                 cfs_rq->on_list = 1;
360         }
361 }
362
363 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
364 {
365         if (cfs_rq->on_list) {
366                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
367                 cfs_rq->on_list = 0;
368         }
369 }
370
371 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
372 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
373         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
374
375 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
376 static inline struct cfs_rq *
377 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
378 {
379         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
380                 return se->cfs_rq;
381
382         return NULL;
383 }
384
385 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
386 {
387         return se->parent;
388 }
389
390 static void
391 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
392 {
393         int se_depth, pse_depth;
394
395         /*
396          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
397          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
398          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
399          * parent.
400          */
401
402         /* First walk up until both entities are at same depth */
403         se_depth = (*se)->depth;
404         pse_depth = (*pse)->depth;
405
406         while (se_depth > pse_depth) {
407                 se_depth--;
408                 *se = parent_entity(*se);
409         }
410
411         while (pse_depth > se_depth) {
412                 pse_depth--;
413                 *pse = parent_entity(*pse);
414         }
415
416         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
417                 *se = parent_entity(*se);
418                 *pse = parent_entity(*pse);
419         }
420 }
421
422 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
423
424 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
425 {
426         return container_of(se, struct task_struct, se);
427 }
428
429 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
430 {
431         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
432 }
433
434 #define entity_is_task(se)      1
435
436 #define for_each_sched_entity(se) \
437                 for (; se; se = NULL)
438
439 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
440 {
441         return &task_rq(p)->cfs;
442 }
443
444 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
445 {
446         struct task_struct *p = task_of(se);
447         struct rq *rq = task_rq(p);
448
449         return &rq->cfs;
450 }
451
452 /* runqueue "owned" by this group */
453 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
454 {
455         return NULL;
456 }
457
458 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
459 {
460 }
461
462 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
463 {
464 }
465
466 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
467                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
468
469 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
470 {
471         return NULL;
472 }
473
474 static inline void
475 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
476 {
477 }
478
479 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
480
481 static __always_inline
482 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
483
484 /**************************************************************
485  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
486  */
487
488 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
489 {
490         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
491         if (delta > 0)
492                 max_vruntime = vruntime;
493
494         return max_vruntime;
495 }
496
497 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
498 {
499         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
500         if (delta < 0)
501                 min_vruntime = vruntime;
502
503         return min_vruntime;
504 }
505
506 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
507                                 struct sched_entity *b)
508 {
509         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
510 }
511
512 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
513 {
514         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
515
516         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
517
518         if (curr) {
519                 if (curr->on_rq)
520                         vruntime = curr->vruntime;
521                 else
522                         curr = NULL;
523         }
524
525         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
526                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
527                                                    struct sched_entity,
528                                                    run_node);
529
530                 if (!curr)
531                         vruntime = se->vruntime;
532                 else
533                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
534         }
535
536         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
537         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
538 #ifndef CONFIG_64BIT
539         smp_wmb();
540         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
541 #endif
542 }
543
544 /*
545  * Enqueue an entity into the rb-tree:
546  */
547 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
548 {
549         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
550         struct rb_node *parent = NULL;
551         struct sched_entity *entry;
552         int leftmost = 1;
553
554         /*
555          * Find the right place in the rbtree:
556          */
557         while (*link) {
558                 parent = *link;
559                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
560                 /*
561                  * We dont care about collisions. Nodes with
562                  * the same key stay together.
563                  */
564                 if (entity_before(se, entry)) {
565                         link = &parent->rb_left;
566                 } else {
567                         link = &parent->rb_right;
568                         leftmost = 0;
569                 }
570         }
571
572         /*
573          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
574          * used):
575          */
576         if (leftmost)
577                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
578
579         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
580         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
581 }
582
583 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
584 {
585         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
586                 struct rb_node *next_node;
587
588                 next_node = rb_next(&se->run_node);
589                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
590         }
591
592         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
593 }
594
595 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
596 {
597         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
598
599         if (!left)
600                 return NULL;
601
602         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
603 }
604
605 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
606 {
607         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
608
609         if (!next)
610                 return NULL;
611
612         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
613 }
614
615 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
616 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
617 {
618         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
619
620         if (!last)
621                 return NULL;
622
623         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
624 }
625
626 /**************************************************************
627  * Scheduling class statistics methods:
628  */
629
630 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
631                 void __user *buffer, size_t *lenp,
632                 loff_t *ppos)
633 {
634         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
635         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
636
637         if (ret || !write)
638                 return ret;
639
640         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
641                                         sysctl_sched_min_granularity);
642
643 #define WRT_SYSCTL(name) \
644         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
645         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
646         WRT_SYSCTL(sched_latency);
647         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
648 #undef WRT_SYSCTL
649
650         return 0;
651 }
652 #endif
653
654 /*
655  * delta /= w
656  */
657 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
658 {
659         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
660                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
661
662         return delta;
663 }
664
665 /*
666  * The idea is to set a period in which each task runs once.
667  *
668  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
669  * this period because otherwise the slices get too small.
670  *
671  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
672  */
673 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
674 {
675         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
676                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
677         else
678                 return sysctl_sched_latency;
679 }
680
681 /*
682  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
683  * proportional to the weight.
684  *
685  * s = p*P[w/rw]
686  */
687 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
688 {
689         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
690
691         for_each_sched_entity(se) {
692                 struct load_weight *load;
693                 struct load_weight lw;
694
695                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
696                 load = &cfs_rq->load;
697
698                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
699                         lw = cfs_rq->load;
700
701                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
702                         load = &lw;
703                 }
704                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
705         }
706         return slice;
707 }
708
709 /*
710  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
711  *
712  * vs = s/w
713  */
714 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
715 {
716         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
717 }
718
719 #ifdef CONFIG_SMP
720 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
721 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
722
723 /*
724  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
725  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
726  * dependent on this value.
727  */
728 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
729 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
730 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
731
732 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
733 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
734 {
735         struct sched_avg *sa = &se->avg;
736
737         sa->last_update_time = 0;
738         /*
739          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
740          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
741          * will definitely be update (after enqueue).
742          */
743         sa->period_contrib = 1023;
744         /*
745          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
746          * they get a chance to stabilize to their real load level.
747          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
748          * nothing has been attached to the task group yet.
749          */
750         if (entity_is_task(se))
751                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
752         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
753         /*
754          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
755          */
756         sa->util_avg = 0;
757         sa->util_sum = 0;
758         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
759 }
760
761 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
762 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
763
764 /*
765  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
766  * based on the cfs_rq's current util_avg:
767  *
768  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
769  *
770  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
771  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
772  * as when the series is a harmonic series.
773  *
774  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
775  * only 1/2 of the left utilization budget:
776  *
777  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
778  *
779  * where n denotes the nth task.
780  *
781  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
782  *
783  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
784  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
785  *
786  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
787  * if util_avg > util_avg_cap.
788  */
789 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
790 {
791         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
792         struct sched_avg *sa = &se->avg;
793         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
794
795         if (cap > 0) {
796                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
797                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
798                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
799
800                         if (sa->util_avg > cap)
801                                 sa->util_avg = cap;
802                 } else {
803                         sa->util_avg = cap;
804                 }
805                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
806         }
807
808         if (entity_is_task(se)) {
809                 struct task_struct *p = task_of(se);
810                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
811                         /*
812                          * For !fair tasks do:
813                          *
814                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
815                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
816                         switched_from_fair(rq, p);
817                          *
818                          * such that the next switched_to_fair() has the
819                          * expected state.
820                          */
821                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
822                         return;
823                 }
824         }
825
826         attach_entity_cfs_rq(se);
827 }
828
829 #else /* !CONFIG_SMP */
830 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
831 {
832 }
833 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
834 {
835 }
836 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
837 {
838 }
839 #endif /* CONFIG_SMP */
840
841 /*
842  * Update the current task's runtime statistics.
843  */
844 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
845 {
846         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
847         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
848         u64 delta_exec;
849
850         if (unlikely(!curr))
851                 return;
852
853         delta_exec = now - curr->exec_start;
854         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
855                 return;
856
857         curr->exec_start = now;
858
859         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
860                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
861
862         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
863         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
864
865         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
866         update_min_vruntime(cfs_rq);
867
868         if (entity_is_task(curr)) {
869                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
870
871                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
872                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
873                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
874         }
875
876         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
877 }
878
879 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
880 {
881         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
882 }
883
884 static inline void
885 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
886 {
887         u64 wait_start, prev_wait_start;
888
889         if (!schedstat_enabled())
890                 return;
891
892         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
893         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
894
895         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
896             likely(wait_start > prev_wait_start))
897                 wait_start -= prev_wait_start;
898
899         schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
900 }
901
902 static inline void
903 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
904 {
905         struct task_struct *p;
906         u64 delta;
907
908         if (!schedstat_enabled())
909                 return;
910
911         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
912
913         if (entity_is_task(se)) {
914                 p = task_of(se);
915                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
916                         /*
917                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
918                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
919                          * prior to migration.
920                          */
921                         schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
922                         return;
923                 }
924                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
925         }
926
927         schedstat_set(se->statistics.wait_max,
928                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
929         schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
930         schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
931         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
932 }
933
934 static inline void
935 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
936 {
937         struct task_struct *tsk = NULL;
938         u64 sleep_start, block_start;
939
940         if (!schedstat_enabled())
941                 return;
942
943         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
944         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
945
946         if (entity_is_task(se))
947                 tsk = task_of(se);
948
949         if (sleep_start) {
950                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
951
952                 if ((s64)delta < 0)
953                         delta = 0;
954
955                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
956                         schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
957
958                 schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
959                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
960
961                 if (tsk) {
962                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
963                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
964                 }
965         }
966         if (block_start) {
967                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
968
969                 if ((s64)delta < 0)
970                         delta = 0;
971
972                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
973                         schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
974
975                 schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
976                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
977
978                 if (tsk) {
979                         if (tsk->in_iowait) {
980                                 schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
981                                 schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
982                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
983                         }
984
985                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
986
987                         /*
988                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
989                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
990                          * amount of time that the task spent sleeping:
991                          */
992                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
993                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
994                                                 (void *)get_wchan(tsk),
995                                                 delta >> 20);
996                         }
997                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
998                 }
999         }
1000 }
1001
1002 /*
1003  * Task is being enqueued - update stats:
1004  */
1005 static inline void
1006 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1007 {
1008         if (!schedstat_enabled())
1009                 return;
1010
1011         /*
1012          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1013          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1014          */
1015         if (se != cfs_rq->curr)
1016                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1017
1018         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1019                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1020 }
1021
1022 static inline void
1023 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1024 {
1025
1026         if (!schedstat_enabled())
1027                 return;
1028
1029         /*
1030          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1031          * waiting task:
1032          */
1033         if (se != cfs_rq->curr)
1034                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1035
1036         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1037                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1038
1039                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1040                         schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1041                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1042                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1043                         schedstat_set(se->statistics.block_start,
1044                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1045         }
1046 }
1047
1048 /*
1049  * We are picking a new current task - update its stats:
1050  */
1051 static inline void
1052 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1053 {
1054         /*
1055          * We are starting a new run period:
1056          */
1057         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1058 }
1059
1060 /**************************************************
1061  * Scheduling class queueing methods:
1062  */
1063
1064 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1065 /*
1066  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1067  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1068  * numa_balancing_scan_size.
1069  */
1070 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1071 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1072
1073 /* Portion of address space to scan in MB */
1074 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1075
1076 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1077 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1078
1079 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1080 {
1081         unsigned long rss = 0;
1082         unsigned long nr_scan_pages;
1083
1084         /*
1085          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1086          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1087          * on resident pages
1088          */
1089         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1090         rss = get_mm_rss(p->mm);
1091         if (!rss)
1092                 rss = nr_scan_pages;
1093
1094         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1095         return rss / nr_scan_pages;
1096 }
1097
1098 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1099 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1100
1101 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1102 {
1103         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1104         unsigned int scan, floor;
1105         unsigned int windows = 1;
1106
1107         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1108                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1109         floor = 1000 / windows;
1110
1111         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1112         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1113 }
1114
1115 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1116 {
1117         unsigned int smin = task_scan_min(p);
1118         unsigned int smax;
1119
1120         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1121         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1122         return max(smin, smax);
1123 }
1124
1125 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1126 {
1127         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1128         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1129 }
1130
1131 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1132 {
1133         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1134         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1135 }
1136
1137 struct numa_group {
1138         atomic_t refcount;
1139
1140         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1141         int nr_tasks;
1142         pid_t gid;
1143         int active_nodes;
1144
1145         struct rcu_head rcu;
1146         unsigned long total_faults;
1147         unsigned long max_faults_cpu;
1148         /*
1149          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1150          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1151          * more by CPU use than by memory faults.
1152          */
1153         unsigned long *faults_cpu;
1154         unsigned long faults[0];
1155 };
1156
1157 /* Shared or private faults. */
1158 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1159
1160 /* Memory and CPU locality */
1161 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1162
1163 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1164 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1165
1166 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1167 {
1168         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1169 }
1170
1171 /*
1172  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1173  * occupy the first half of the array. The second half of the
1174  * array is for current counters, which are averaged into the
1175  * first set by task_numa_placement.
1176  */
1177 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1178 {
1179         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1180 }
1181
1182 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1183 {
1184         if (!p->numa_faults)
1185                 return 0;
1186
1187         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1188                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1189 }
1190
1191 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1192 {
1193         if (!p->numa_group)
1194                 return 0;
1195
1196         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1197                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1198 }
1199
1200 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1201 {
1202         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1203                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1204 }
1205
1206 /*
1207  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1208  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1209  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1210  */
1211 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1212
1213 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1214 {
1215         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1216 }
1217
1218 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1219 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1220                                         int maxdist, bool task)
1221 {
1222         unsigned long score = 0;
1223         int node;
1224
1225         /*
1226          * All nodes are directly connected, and the same distance
1227          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1228          */
1229         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1230                 return 0;
1231
1232         /*
1233          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1234          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1235          */
1236         for_each_online_node(node) {
1237                 unsigned long faults;
1238                 int dist = node_distance(nid, node);
1239
1240                 /*
1241                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1242                  * for placement; nid was already counted.
1243                  */
1244                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1245                         continue;
1246
1247                 /*
1248                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1249                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1250                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1251                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1252                  * of each group. Skip other nodes.
1253                  */
1254                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1255                                         dist > maxdist)
1256                         continue;
1257
1258                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1259                 if (task)
1260                         faults = task_faults(p, node);
1261                 else
1262                         faults = group_faults(p, node);
1263
1264                 /*
1265                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1266                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1267                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1268                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1269                  * The further away a node is, the less the faults count.
1270                  * This seems to result in good task placement.
1271                  */
1272                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1273                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1274                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1275                 }
1276
1277                 score += faults;
1278         }
1279
1280         return score;
1281 }
1282
1283 /*
1284  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1285  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1286  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1287  * evenly spread out between numa nodes.
1288  */
1289 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1290                                         int dist)
1291 {
1292         unsigned long faults, total_faults;
1293
1294         if (!p->numa_faults)
1295                 return 0;
1296
1297         total_faults = p->total_numa_faults;
1298
1299         if (!total_faults)
1300                 return 0;
1301
1302         faults = task_faults(p, nid);
1303         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1304
1305         return 1000 * faults / total_faults;
1306 }
1307
1308 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1309                                          int dist)
1310 {
1311         unsigned long faults, total_faults;
1312
1313         if (!p->numa_group)
1314                 return 0;
1315
1316         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1317
1318         if (!total_faults)
1319                 return 0;
1320
1321         faults = group_faults(p, nid);
1322         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1323
1324         return 1000 * faults / total_faults;
1325 }
1326
1327 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1328                                 int src_nid, int dst_cpu)
1329 {
1330         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1331         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1332         int last_cpupid, this_cpupid;
1333
1334         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1335
1336         /*
1337          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1338          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1339          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1340          *
1341          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1342          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1343          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1344          *
1345          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1346          * same result twice in a row, given these samples are fully
1347          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1348          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1349          *
1350          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1351          * act on an unlikely task<->page relation.
1352          */
1353         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1354         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1355                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1356                 return false;
1357
1358         /* Always allow migrate on private faults */
1359         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1360                 return true;
1361
1362         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1363         if (!ng)
1364                 return true;
1365
1366         /*
1367          * Destination node is much more heavily used than the source
1368          * node? Allow migration.
1369          */
1370         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1371                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1372                 return true;
1373
1374         /*
1375          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1376          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1377          *
1378          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1379          * --------------- * - > ---------------
1380          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1381          */
1382         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1383                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1384 }
1385
1386 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1387 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1388 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1389 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1390 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1391
1392 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1393 struct numa_stats {
1394         unsigned long nr_running;
1395         unsigned long load;
1396
1397         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1398         unsigned long compute_capacity;
1399
1400         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1401         unsigned long task_capacity;
1402         int has_free_capacity;
1403 };
1404
1405 /*
1406  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1407  */
1408 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1409 {
1410         int smt, cpu, cpus = 0;
1411         unsigned long capacity;
1412
1413         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1414         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1415                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1416
1417                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1418                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1419                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1420
1421                 cpus++;
1422         }
1423
1424         /*
1425          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1426          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1427          * not find this node attractive.
1428          *
1429          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1430          * imbalance and bail there.
1431          */
1432         if (!cpus)
1433                 return;
1434
1435         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1436         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1437         capacity = cpus / smt; /* cores */
1438
1439         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1440                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1441         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1442 }
1443
1444 struct task_numa_env {
1445         struct task_struct *p;
1446
1447         int src_cpu, src_nid;
1448         int dst_cpu, dst_nid;
1449
1450         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1451
1452         int imbalance_pct;
1453         int dist;
1454
1455         struct task_struct *best_task;
1456         long best_imp;
1457         int best_cpu;
1458 };
1459
1460 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1461                              struct task_struct *p, long imp)
1462 {
1463         if (env->best_task)
1464                 put_task_struct(env->best_task);
1465         if (p)
1466                 get_task_struct(p);
1467
1468         env->best_task = p;
1469         env->best_imp = imp;
1470         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1471 }
1472
1473 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1474                                 struct task_numa_env *env)
1475 {
1476         long imb, old_imb;
1477         long orig_src_load, orig_dst_load;
1478         long src_capacity, dst_capacity;
1479
1480         /*
1481          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1482          *
1483          * src_load        dst_load
1484          * ------------ vs ---------
1485          * src_capacity    dst_capacity
1486          */
1487         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1488         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1489
1490         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1491         if (dst_load < src_load)
1492                 swap(dst_load, src_load);
1493
1494         /* Is the difference below the threshold? */
1495         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1496               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1497         if (imb <= 0)
1498                 return false;
1499
1500         /*
1501          * The imbalance is above the allowed threshold.
1502          * Compare it with the old imbalance.
1503          */
1504         orig_src_load = env->src_stats.load;
1505         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1506
1507         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1508                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1509
1510         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1511                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1512
1513         /* Would this change make things worse? */
1514         return (imb > old_imb);
1515 }
1516
1517 /*
1518  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1519  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1520  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1521  * be exchanged with the source task
1522  */
1523 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1524                               long taskimp, long groupimp)
1525 {
1526         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1527         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1528         struct task_struct *cur;
1529         long src_load, dst_load;
1530         long load;
1531         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1532         long moveimp = imp;
1533         int dist = env->dist;
1534
1535         rcu_read_lock();
1536         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1537         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1538                 cur = NULL;
1539
1540         /*
1541          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1542          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1543          */
1544         if (cur == env->p)
1545                 goto unlock;
1546
1547         /*
1548          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1549          * source and destination node. Calculate the total differential for
1550          * the source task and potential destination task. The more negative
1551          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1552          * be incurred if the tasks were swapped.
1553          */
1554         if (cur) {
1555                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1556                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1557                         goto unlock;
1558
1559                 /*
1560                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1561                  * in any group then look only at task weights.
1562                  */
1563                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1564                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1565                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1566                         /*
1567                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1568                          * tasks within a group over tiny differences.
1569                          */
1570                         if (cur->numa_group)
1571                                 imp -= imp/16;
1572                 } else {
1573                         /*
1574                          * Compare the group weights. If a task is all by
1575                          * itself (not part of a group), use the task weight
1576                          * instead.
1577                          */
1578                         if (cur->numa_group)
1579                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1580                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1581                         else
1582                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1583                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1584                 }
1585         }
1586
1587         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1588                 goto unlock;
1589
1590         if (!cur) {
1591                 /* Is there capacity at our destination? */
1592                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1593                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1594                         goto unlock;
1595
1596                 goto balance;
1597         }
1598
1599         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1600         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1601                         dst_rq->nr_running == 1)
1602                 goto assign;
1603
1604         /*
1605          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1606          */
1607 balance:
1608         load = task_h_load(env->p);
1609         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1610         src_load = env->src_stats.load - load;
1611
1612         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1613                 /*
1614                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1615                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1616                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1617                  * so an actually idle CPU will win.
1618                  */
1619                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1620                         imp = moveimp - 1;
1621                         cur = NULL;
1622                         goto assign;
1623                 }
1624         }
1625
1626         if (imp <= env->best_imp)
1627                 goto unlock;
1628
1629         if (cur) {
1630                 load = task_h_load(cur);
1631                 dst_load -= load;
1632                 src_load += load;
1633         }
1634
1635         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1636                 goto unlock;
1637
1638         /*
1639          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1640          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1641          */
1642         if (!cur) {
1643                 /*
1644                  * select_idle_siblings() uses an per-cpu cpumask that
1645                  * can be used from IRQ context.
1646                  */
1647                 local_irq_disable();
1648                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1649                                                    env->dst_cpu);
1650                 local_irq_enable();
1651         }
1652
1653 assign:
1654         task_numa_assign(env, cur, imp);
1655 unlock:
1656         rcu_read_unlock();
1657 }
1658
1659 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1660                                 long taskimp, long groupimp)
1661 {
1662         int cpu;
1663
1664         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1665                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1666                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1667                         continue;
1668
1669                 env->dst_cpu = cpu;
1670                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1671         }
1672 }
1673
1674 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1675 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1676 {
1677         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1678         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1679
1680         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1681                 return false;
1682
1683         /*
1684          * Only consider a task move if the source has a higher load
1685          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1686          *
1687          *      src->load                dst->load
1688          * --------------------- vs ---------------------
1689          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1690          */
1691         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1692
1693             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1694                 return true;
1695
1696         return false;
1697 }
1698
1699 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1700 {
1701         struct task_numa_env env = {
1702                 .p = p,
1703
1704                 .src_cpu = task_cpu(p),
1705                 .src_nid = task_node(p),
1706
1707                 .imbalance_pct = 112,
1708
1709                 .best_task = NULL,
1710                 .best_imp = 0,
1711                 .best_cpu = -1,
1712         };
1713         struct sched_domain *sd;
1714         unsigned long taskweight, groupweight;
1715         int nid, ret, dist;
1716         long taskimp, groupimp;
1717
1718         /*
1719          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1720          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1721          *
1722          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1723          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1724          * to satisfy here.
1725          */
1726         rcu_read_lock();
1727         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1728         if (sd)
1729                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1730         rcu_read_unlock();
1731
1732         /*
1733          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1734          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1735          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1736          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1737          */
1738         if (unlikely(!sd)) {
1739                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1740                 return -EINVAL;
1741         }
1742
1743         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1744         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1745         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1746         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1747         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1748         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1749         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1750         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1751
1752         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1753         if (numa_has_capacity(&env))
1754                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1755
1756         /*
1757          * Look at other nodes in these cases:
1758          * - there is no space available on the preferred_nid
1759          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1760          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1761          *   we need to check other locations.
1762          */
1763         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1764                 for_each_online_node(nid) {
1765                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1766                                 continue;
1767
1768                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1769                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1770                                                 dist != env.dist) {
1771                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1772                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1773                         }
1774
1775                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1776                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1777                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1778                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1779                                 continue;
1780
1781                         env.dist = dist;
1782                         env.dst_nid = nid;
1783                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1784                         if (numa_has_capacity(&env))
1785                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1786                 }
1787         }
1788
1789         /*
1790          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1791          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1792          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1793          * settle down.
1794          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1795          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1796          */
1797         if (p->numa_group) {
1798                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1799
1800                 if (env.best_cpu == -1)
1801                         nid = env.src_nid;
1802                 else
1803                         nid = env.dst_nid;
1804
1805                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1806                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1807         }
1808
1809         /* No better CPU than the current one was found. */
1810         if (env.best_cpu == -1)
1811                 return -EAGAIN;
1812
1813         /*
1814          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1815          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1816          */
1817         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1818
1819         if (env.best_task == NULL) {
1820                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1821                 if (ret != 0)
1822                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1823                 return ret;
1824         }
1825
1826         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1827         if (ret != 0)
1828                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1829         put_task_struct(env.best_task);
1830         return ret;
1831 }
1832
1833 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1834 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1835 {
1836         unsigned long interval = HZ;
1837
1838         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1839         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1840                 return;
1841
1842         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1843         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1844         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1845
1846         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1847         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1848                 return;
1849
1850         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1851         task_numa_migrate(p);
1852 }
1853
1854 /*
1855  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1856  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1857  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1858  * located.
1859  */
1860 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1861 {
1862         unsigned long faults, max_faults = 0;
1863         int nid, active_nodes = 0;
1864
1865         for_each_online_node(nid) {
1866                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1867                 if (faults > max_faults)
1868                         max_faults = faults;
1869         }
1870
1871         for_each_online_node(nid) {
1872                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1873                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1874                         active_nodes++;
1875         }
1876
1877         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1878         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1879 }
1880
1881 /*
1882  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1883  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1884  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1885  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1886  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1887  */
1888 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1889 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1890
1891 /*
1892  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1893  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1894  * the page accesses are shared with other processes.
1895  * Otherwise, decrease the scan period.
1896  */
1897 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1898                         unsigned long shared, unsigned long private)
1899 {
1900         unsigned int period_slot;
1901         int ratio;
1902         int diff;
1903
1904         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1905         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1906
1907         /*
1908          * If there were no record hinting faults then either the task is
1909          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1910          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1911          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1912          * node is overloaded. In either case, scan slower
1913          */
1914         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1915                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1916                         p->numa_scan_period << 1);
1917
1918                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1919                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1920
1921                 return;
1922         }
1923
1924         /*
1925          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1926          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1927          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1928          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1929          */
1930         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1931         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1932         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1933                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1934                 if (!slot)
1935                         slot = 1;
1936                 diff = slot * period_slot;
1937         } else {
1938                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1939
1940                 /*
1941                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1942                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1943                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1944                  * speaking the intent is that there is little point
1945                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1946                  * simply bounce migrations uselessly
1947                  */
1948                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1949                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1950         }
1951
1952         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1953                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1954         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1955 }
1956
1957 /*
1958  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1959  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1960  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1961  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1962  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1963  */
1964 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1965 {
1966         u64 runtime, delta, now;
1967         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1968         now = p->se.exec_start;
1969         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1970
1971         if (p->last_task_numa_placement) {
1972                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1973                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1974         } else {
1975                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1976                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1977         }
1978
1979         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1980         p->last_task_numa_placement = now;
1981
1982         return delta;
1983 }
1984
1985 /*
1986  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1987  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1988  * otherwise workloads might not converge.
1989  */
1990 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1991 {
1992         nodemask_t nodes;
1993         int dist;
1994
1995         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1996         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1997                 return nid;
1998
1999         /*
2000          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2001          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2002          * both the node itself, and on nearby nodes.
2003          */
2004         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2005                 unsigned long score, max_score = 0;
2006                 int node, max_node = nid;
2007
2008                 dist = sched_max_numa_distance;
2009
2010                 for_each_online_node(node) {
2011                         score = group_weight(p, node, dist);
2012                         if (score > max_score) {
2013                                 max_score = score;
2014                                 max_node = node;
2015                         }
2016                 }
2017                 return max_node;
2018         }
2019
2020         /*
2021          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2022          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2023          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2024          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2025          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2026          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2027          * keep the complexity of the search down.
2028          */
2029         nodes = node_online_map;
2030         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2031                 unsigned long max_faults = 0;
2032                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2033                 int a, b;
2034
2035                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2036                 if (!find_numa_distance(dist))
2037                         continue;
2038
2039                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2040                         unsigned long faults = 0;
2041                         nodemask_t this_group;
2042                         nodes_clear(this_group);
2043
2044                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2045                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2046                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2047                                         faults += group_faults(p, b);
2048                                         node_set(b, this_group);
2049                                         node_clear(b, nodes);
2050                                 }
2051                         }
2052
2053                         /* Remember the top group. */
2054                         if (faults > max_faults) {
2055                                 max_faults = faults;
2056                                 max_group = this_group;
2057                                 /*
2058                                  * subtle: at the smallest distance there is
2059                                  * just one node left in each "group", the
2060                                  * winner is the preferred nid.
2061                                  */
2062                                 nid = a;
2063                         }
2064                 }
2065                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2066                 if (!max_faults)
2067                         break;
2068                 nodes = max_group;
2069         }
2070         return nid;
2071 }
2072
2073 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2074 {
2075         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2076         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2077         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2078         unsigned long total_faults;
2079         u64 runtime, period;
2080         spinlock_t *group_lock = NULL;
2081
2082         /*
2083          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2084          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2085          * that the field is read in a single access:
2086          */
2087         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2088         if (p->numa_scan_seq == seq)
2089                 return;
2090         p->numa_scan_seq = seq;
2091         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2092
2093         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2094                        p->numa_faults_locality[1];
2095         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2096
2097         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2098         if (p->numa_group) {
2099                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2100                 spin_lock_irq(group_lock);
2101         }
2102
2103         /* Find the node with the highest number of faults */
2104         for_each_online_node(nid) {
2105                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2106                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2107                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2108                 int priv;
2109
2110                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2111                         long diff, f_diff, f_weight;
2112
2113                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2114                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2115                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2116                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2117
2118                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2119                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2120                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2121                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2122
2123                         /*
2124                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2125                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2126                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2127                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2128                          * faults are less important.
2129                          */
2130                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2131                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2132                                    (total_faults + 1);
2133                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2134                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2135
2136                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2137                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2138                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2139                         p->total_numa_faults += diff;
2140                         if (p->numa_group) {
2141                                 /*
2142                                  * safe because we can only change our own group
2143                                  *
2144                                  * mem_idx represents the offset for a given
2145                                  * nid and priv in a specific region because it
2146                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2147                                  */
2148                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2149                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2150                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2151                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2152                         }
2153                 }
2154
2155                 if (faults > max_faults) {
2156                         max_faults = faults;
2157                         max_nid = nid;
2158                 }
2159
2160                 if (group_faults > max_group_faults) {
2161                         max_group_faults = group_faults;
2162                         max_group_nid = nid;
2163                 }
2164         }
2165
2166         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2167
2168         if (p->numa_group) {
2169                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2170                 spin_unlock_irq(group_lock);
2171                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2172         }
2173
2174         if (max_faults) {
2175                 /* Set the new preferred node */
2176                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2177                         sched_setnuma(p, max_nid);
2178
2179                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2180                         numa_migrate_preferred(p);
2181         }
2182 }
2183
2184 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2185 {
2186         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2187 }
2188
2189 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2190 {
2191         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2192                 kfree_rcu(grp, rcu);
2193 }
2194
2195 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2196                         int *priv)
2197 {
2198         struct numa_group *grp, *my_grp;
2199         struct task_struct *tsk;
2200         bool join = false;
2201         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2202         int i;
2203
2204         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2205                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2206                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2207
2208                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2209                 if (!grp)
2210                         return;
2211
2212                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2213                 grp->active_nodes = 1;
2214                 grp->max_faults_cpu = 0;
2215                 spin_lock_init(&grp->lock);
2216                 grp->gid = p->pid;
2217                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2218                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2219                                                 nr_node_ids;
2220
2221                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2222                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2223
2224                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2225
2226                 grp->nr_tasks++;
2227                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2228         }
2229
2230         rcu_read_lock();
2231         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2232
2233         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2234                 goto no_join;
2235
2236         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2237         if (!grp)
2238                 goto no_join;
2239
2240         my_grp = p->numa_group;
2241         if (grp == my_grp)
2242                 goto no_join;
2243
2244         /*
2245          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2246          * the other task will join us.
2247          */
2248         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2249                 goto no_join;
2250
2251         /*
2252          * Tie-break on the grp address.
2253          */
2254         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2255                 goto no_join;
2256
2257         /* Always join threads in the same process. */
2258         if (tsk->mm == current->mm)
2259                 join = true;
2260
2261         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2262         if (flags & TNF_SHARED)
2263                 join = true;
2264
2265         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2266         *priv = !join;
2267
2268         if (join && !get_numa_group(grp))
2269                 goto no_join;
2270
2271         rcu_read_unlock();
2272
2273         if (!join)
2274                 return;
2275
2276         BUG_ON(irqs_disabled());
2277         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2278
2279         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2280                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2281                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2282         }
2283         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2284         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2285
2286         my_grp->nr_tasks--;
2287         grp->nr_tasks++;
2288
2289         spin_unlock(&my_grp->lock);
2290         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2291
2292         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2293
2294         put_numa_group(my_grp);
2295         return;
2296
2297 no_join:
2298         rcu_read_unlock();
2299         return;
2300 }
2301
2302 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2303 {
2304         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2305         void *numa_faults = p->numa_faults;
2306         unsigned long flags;
2307         int i;
2308
2309         if (grp) {
2310                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2311                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2312                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2313                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2314
2315                 grp->nr_tasks--;
2316                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2317                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2318                 put_numa_group(grp);
2319         }
2320
2321         p->numa_faults = NULL;
2322         kfree(numa_faults);
2323 }
2324
2325 /*
2326  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2327  */
2328 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2329 {
2330         struct task_struct *p = current;
2331         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2332         int cpu_node = task_node(current);
2333         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2334         struct numa_group *ng;
2335         int priv;
2336
2337         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2338                 return;
2339
2340         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2341         if (!p->mm)
2342                 return;
2343
2344         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2345         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2346                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2347                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2348
2349                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2350                 if (!p->numa_faults)
2351                         return;
2352
2353                 p->total_numa_faults = 0;
2354                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2355         }
2356
2357         /*
2358          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2359          * to be private if the accessing pid has not changed
2360          */
2361         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2362                 priv = 1;
2363         } else {
2364                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2365                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2366                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2367         }
2368
2369         /*
2370          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2371          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2372          * actively using should be counted as local. This allows the
2373          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2374          */
2375         ng = p->numa_group;
2376         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2377                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2378                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2379                 local = 1;
2380
2381         task_numa_placement(p);
2382
2383         /*
2384          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2385          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2386          */
2387         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2388                 numa_migrate_preferred(p);
2389
2390         if (migrated)
2391                 p->numa_pages_migrated += pages;
2392         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2393                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2394
2395         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2396         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2397         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2398 }
2399
2400 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2401 {
2402         /*
2403          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2404          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2405          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2406          * much of an issue though, since this is just used for
2407          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2408          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2409          */
2410         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2411         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2412 }
2413
2414 /*
2415  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2416  * Triggered from task_tick_numa().
2417  */
2418 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2419 {
2420         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2421         struct task_struct *p = current;
2422         struct mm_struct *mm = p->mm;
2423         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2424         struct vm_area_struct *vma;
2425         unsigned long start, end;
2426         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2427         long pages, virtpages;
2428
2429         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2430
2431         work->next = work; /* protect against double add */
2432         /*
2433          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2434          *
2435          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2436          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2437          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2438          * work.
2439          */
2440         if (p->flags & PF_EXITING)
2441                 return;
2442
2443         if (!mm->numa_next_scan) {
2444                 mm->numa_next_scan = now +
2445                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2446         }
2447
2448         /*
2449          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2450          */
2451         migrate = mm->numa_next_scan;
2452         if (time_before(now, migrate))
2453                 return;
2454
2455         if (p->numa_scan_period == 0) {
2456                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2457                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2458         }
2459
2460         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2461         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2462                 return;
2463
2464         /*
2465          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2466          * the next time around.
2467          */
2468         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2469
2470         start = mm->numa_scan_offset;
2471         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2472         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2473         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2474         if (!pages)
2475                 return;
2476
2477
2478         down_read(&mm->mmap_sem);
2479         vma = find_vma(mm, start);
2480         if (!vma) {
2481                 reset_ptenuma_scan(p);
2482                 start = 0;
2483                 vma = mm->mmap;
2484         }
2485         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2486                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2487                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2488                         continue;
2489                 }
2490
2491                 /*
2492                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2493                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2494                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2495                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2496                  */
2497                 if (!vma->vm_mm ||
2498                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2499                         continue;
2500
2501                 /*
2502                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2503                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2504                  */
2505                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2506                         continue;
2507
2508                 do {
2509                         start = max(start, vma->vm_start);
2510                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2511                         end = min(end, vma->vm_end);
2512                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2513
2514                         /*
2515                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2516                          * hpages that have at least one present PTE that
2517                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2518                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2519                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2520                          * areas faster.
2521                          */
2522                         if (nr_pte_updates)
2523                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2524                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2525
2526                         start = end;
2527                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2528                                 goto out;
2529
2530                         cond_resched();
2531                 } while (end != vma->vm_end);
2532         }
2533
2534 out:
2535         /*
2536          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2537          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2538          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2539          * scanner to the start so check it now.
2540          */
2541         if (vma)
2542                 mm->numa_scan_offset = start;
2543         else
2544                 reset_ptenuma_scan(p);
2545         up_read(&mm->mmap_sem);
2546
2547         /*
2548          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2549          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2550          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2551          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2552          */
2553         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2554                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2555                 p->node_stamp += 32 * diff;
2556         }
2557 }
2558
2559 /*
2560  * Drive the periodic memory faults..
2561  */
2562 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2563 {
2564         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2565         u64 period, now;
2566
2567         /*
2568          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2569          */
2570         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2571                 return;
2572
2573         /*
2574          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2575          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2576          * task needs to have done some actual work before we bother with
2577          * NUMA placement.
2578          */
2579         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2580         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2581
2582         if (now > curr->node_stamp + period) {
2583                 if (!curr->node_stamp)
2584                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2585                 curr->node_stamp += period;
2586
2587                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2588                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2589                         task_work_add(curr, work, true);
2590                 }
2591         }
2592 }
2593 #else
2594 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2595 {
2596 }
2597
2598 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2599 {
2600 }
2601
2602 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2603 {
2604 }
2605 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2606
2607 static void
2608 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2609 {
2610         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2611         if (!parent_entity(se))
2612                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2613 #ifdef CONFIG_SMP
2614         if (entity_is_task(se)) {
2615                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2616
2617                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2618                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2619         }
2620 #endif
2621         cfs_rq->nr_running++;
2622 }
2623
2624 static void
2625 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2626 {
2627         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2628         if (!parent_entity(se))
2629                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2630 #ifdef CONFIG_SMP
2631         if (entity_is_task(se)) {
2632                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2633                 list_del_init(&se->group_node);
2634         }
2635 #endif
2636         cfs_rq->nr_running--;
2637 }
2638
2639 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2640 # ifdef CONFIG_SMP
2641 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2642 {
2643         long tg_weight, load, shares;
2644
2645         /*
2646          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2647          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2648          * the shares for small weight interactive tasks.
2649          */
2650         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2651
2652         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2653
2654         /* Ensure tg_weight >= load */
2655         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2656         tg_weight += load;
2657
2658         shares = (tg->shares * load);
2659         if (tg_weight)
2660                 shares /= tg_weight;
2661
2662         /*
2663          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2664          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2665          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2666          * the group on a CPU.
2667          *
2668          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2669          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2670          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2671          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2672          * instead of 0.
2673          */
2674         if (shares < MIN_SHARES)
2675                 shares = MIN_SHARES;
2676         if (shares > tg->shares)
2677                 shares = tg->shares;
2678
2679         return shares;
2680 }
2681 # else /* CONFIG_SMP */
2682 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2683 {
2684         return tg->shares;
2685 }
2686 # endif /* CONFIG_SMP */
2687
2688 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2689                             unsigned long weight)
2690 {
2691         if (se->on_rq) {
2692                 /* commit outstanding execution time */
2693                 if (cfs_rq->curr == se)
2694                         update_curr(cfs_rq);
2695                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2696         }
2697
2698         update_load_set(&se->load, weight);
2699
2700         if (se->on_rq)
2701                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2702 }
2703
2704 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2705
2706 static void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2707 {
2708         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2709         struct task_group *tg;
2710         long shares;
2711
2712         if (!cfs_rq)
2713                 return;
2714
2715         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
2716                 return;
2717
2718         tg = cfs_rq->tg;
2719
2720 #ifndef CONFIG_SMP
2721         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2722                 return;
2723 #endif
2724         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2725
2726         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2727 }
2728
2729 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2730 static inline void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2731 {
2732 }
2733 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2734
2735 #ifdef CONFIG_SMP
2736 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2737 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2738         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2739         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2740         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2741         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2742         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2743         0x85aac367, 0x82cd8698,
2744 };
2745
2746 /*
2747  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2748  * over-estimates when re-combining.
2749  */
2750 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2751             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2752          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2753         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2754 };
2755
2756 /*
2757  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2758  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2759  * were generated:
2760  */
2761 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2762             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2763         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2764 };
2765
2766 /*
2767  * Approximate:
2768  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2769  */
2770 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2771 {
2772         unsigned int local_n;
2773
2774         if (!n)
2775                 return val;
2776         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2777                 return 0;
2778
2779         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2780         local_n = n;
2781
2782         /*
2783          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2784          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2785          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2786          *
2787          * To achieve constant time decay_load.
2788          */
2789         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2790                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2791                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2792         }
2793
2794         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2795         return val;
2796 }
2797
2798 /*
2799  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2800  * average will be: \Sum 1024*y^n
2801  *
2802  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2803  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2804  */
2805 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2806 {
2807         u32 contrib = 0;
2808
2809         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2810                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2811         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2812                 return LOAD_AVG_MAX;
2813
2814         /* Since n < LOAD_AVG_MAX_N, n/LOAD_AVG_PERIOD < 11 */
2815         contrib = __accumulated_sum_N32[n/LOAD_AVG_PERIOD];
2816         n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2817         contrib = decay_load(contrib, n);
2818         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2819 }
2820
2821 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2822
2823 /*
2824  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2825  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2826  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2827  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2828  *
2829  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2830  *      p0            p1           p2
2831  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2832  *
2833  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2834  *
2835  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2836  * following representation of historical load:
2837  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2838  *
2839  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2840  *   y^32 = 0.5
2841  *
2842  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2843  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2844  * (u_0).
2845  *
2846  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2847  * sum again by y is sufficient to update:
2848  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2849  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2850  */
2851 static __always_inline int
2852 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2853                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2854 {
2855         u64 delta, scaled_delta, periods;
2856         u32 contrib;
2857         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2858         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2859
2860         delta = now - sa->last_update_time;
2861         /*
2862          * This should only happen when time goes backwards, which it
2863          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2864          */
2865         if ((s64)delta < 0) {
2866                 sa->last_update_time = now;
2867                 return 0;
2868         }
2869
2870         /*
2871          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2872          * approximation of 1us and fast to compute.
2873          */
2874         delta >>= 10;
2875         if (!delta)
2876                 return 0;
2877         sa->last_update_time = now;
2878
2879         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2880         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2881
2882         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2883         delta_w = sa->period_contrib;
2884         if (delta + delta_w >= 1024) {
2885                 decayed = 1;
2886
2887                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2888                 sa->period_contrib = 0;
2889
2890                 /*
2891                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2892                  * out how much from delta we need to complete the current
2893                  * period and accrue it.
2894                  */
2895                 delta_w = 1024 - delta_w;
2896                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2897                 if (weight) {
2898                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2899                         if (cfs_rq) {
2900                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2901                                                 weight * scaled_delta_w;
2902                         }
2903                 }
2904                 if (running)
2905                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2906
2907                 delta -= delta_w;
2908
2909                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2910                 periods = delta / 1024;
2911                 delta %= 1024;
2912
2913                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2914                 if (cfs_rq) {
2915                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2916                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2917                 }
2918                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2919
2920                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2921                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2922                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2923                 if (weight) {
2924                         sa->load_sum += weight * contrib;
2925                         if (cfs_rq)
2926                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2927                 }
2928                 if (running)
2929                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2930         }
2931
2932         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2933         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2934         if (weight) {
2935                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2936                 if (cfs_rq)
2937                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2938         }
2939         if (running)
2940                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2941
2942         sa->period_contrib += delta;
2943
2944         if (decayed) {
2945                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2946                 if (cfs_rq) {
2947                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2948                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2949                 }
2950                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2951         }
2952
2953         return decayed;
2954 }
2955
2956 /*
2957  * Signed add and clamp on underflow.
2958  *
2959  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2960  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2961  * values.
2962  */
2963 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2964         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2965         typeof(_val) val = (_val);                              \
2966         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2967                                                                 \
2968         res = var + val;                                        \
2969                                                                 \
2970         if (val < 0 && res > var)                               \
2971                 res = 0;                                        \
2972                                                                 \
2973         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2974 } while (0)
2975
2976 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2977 /**
2978  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
2979  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
2980  * @force: update regardless of how small the difference
2981  *
2982  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
2983  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
2984  * considerations.
2985  *
2986  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
2987  * differential update where we store the last value we propagated. This in
2988  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
2989  *
2990  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share() (which is
2991  * done) and effective_load() (which is not done because it is too costly).
2992  */
2993 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2994 {
2995         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2996
2997         /*
2998          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2999          */
3000         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3001                 return;
3002
3003         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3004                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3005                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3006         }
3007 }
3008
3009 /*
3010  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
3011  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3012  * including the state of rq->lock, should be made.
3013  */
3014 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3015                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3016 {
3017         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3018                 return;
3019
3020         /*
3021          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3022          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3023          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3024          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3025          * the wakee more load sounds not bad.
3026          */
3027         if (se->avg.last_update_time && prev) {
3028                 u64 p_last_update_time;
3029                 u64 n_last_update_time;
3030
3031 #ifndef CONFIG_64BIT
3032                 u64 p_last_update_time_copy;
3033                 u64 n_last_update_time_copy;
3034
3035                 do {
3036                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3037                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3038
3039                         smp_rmb();
3040
3041                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3042                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3043
3044                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3045                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3046 #else
3047                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3048                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3049 #endif
3050                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
3051                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
3052                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3053         }
3054 }
3055
3056 /* Take into account change of utilization of a child task group */
3057 static inline void
3058 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3059 {
3060         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3061         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3062
3063         /* Nothing to update */
3064         if (!delta)
3065                 return;
3066
3067         /* Set new sched_entity's utilization */
3068         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3069         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3070
3071         /* Update parent cfs_rq utilization */
3072         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3073         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3074 }
3075
3076 /* Take into account change of load of a child task group */
3077 static inline void
3078 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3079 {
3080         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3081         long delta, load = gcfs_rq->avg.load_avg;
3082
3083         /*
3084          * If the load of group cfs_rq is null, the load of the
3085          * sched_entity will also be null so we can skip the formula
3086          */
3087         if (load) {
3088                 long tg_load;
3089
3090                 /* Get tg's load and ensure tg_load > 0 */
3091                 tg_load = atomic_long_read(&gcfs_rq->tg->load_avg) + 1;
3092
3093                 /* Ensure tg_load >= load and updated with current load*/
3094                 tg_load -= gcfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3095                 tg_load += load;
3096
3097                 /*
3098                  * We need to compute a correction term in the case that the
3099                  * task group is consuming more CPU than a task of equal
3100                  * weight. A task with a weight equals to tg->shares will have
3101                  * a load less or equal to scale_load_down(tg->shares).
3102                  * Similarly, the sched_entities that represent the task group
3103                  * at parent level, can't have a load higher than
3104                  * scale_load_down(tg->shares). And the Sum of sched_entities'
3105                  * load must be <= scale_load_down(tg->shares).
3106                  */
3107                 if (tg_load > scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares)) {
3108                         /* scale gcfs_rq's load into tg's shares*/
3109                         load *= scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares);
3110                         load /= tg_load;
3111                 }
3112         }
3113
3114         delta = load - se->avg.load_avg;
3115
3116         /* Nothing to update */
3117         if (!delta)
3118                 return;
3119
3120         /* Set new sched_entity's load */
3121         se->avg.load_avg = load;
3122         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3123
3124         /* Update parent cfs_rq load */
3125         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3126         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3127
3128         /*
3129          * If the sched_entity is already enqueued, we also have to update the
3130          * runnable load avg.
3131          */
3132         if (se->on_rq) {
3133                 /* Update parent cfs_rq runnable_load_avg */
3134                 add_positive(&cfs_rq->runnable_load_avg, delta);
3135                 cfs_rq->runnable_load_sum = cfs_rq->runnable_load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3136         }
3137 }
3138
3139 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq)
3140 {
3141         cfs_rq->propagate_avg = 1;
3142 }
3143
3144 static inline int test_and_clear_tg_cfs_propagate(struct sched_entity *se)
3145 {
3146         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
3147
3148         if (!cfs_rq->propagate_avg)
3149                 return 0;
3150
3151         cfs_rq->propagate_avg = 0;
3152         return 1;
3153 }
3154
3155 /* Update task and its cfs_rq load average */
3156 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3157 {
3158         struct cfs_rq *cfs_rq;
3159
3160         if (entity_is_task(se))
3161                 return 0;
3162
3163         if (!test_and_clear_tg_cfs_propagate(se))
3164                 return 0;
3165
3166         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3167
3168         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3169
3170         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se);
3171         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se);
3172
3173         return 1;
3174 }
3175
3176 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3177
3178 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3179
3180 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3181 {
3182         return 0;
3183 }
3184
3185 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3186
3187 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3188
3189 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
3190 {
3191         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
3192                 /*
3193                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3194                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3195                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
3196                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
3197                  * the next tick/schedule should update.
3198                  *
3199                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3200                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3201                  * number include things like RT tasks.
3202                  *
3203                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3204                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3205                  *
3206                  * See cpu_util().
3207                  */
3208                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
3209         }
3210 }
3211
3212 /*
3213  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3214  *
3215  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3216  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3217  * values.
3218  */
3219 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3220         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3221         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3222         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3223         res = var - val;                                        \
3224         if (res > var)                                          \
3225                 res = 0;                                        \
3226         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3227 } while (0)
3228
3229 /**
3230  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3231  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3232  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3233  * @update_freq: should we call cfs_rq_util_change() or will the call do so
3234  *
3235  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3236  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3237  * post_init_entity_util_avg().
3238  *
3239  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3240  *
3241  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3242  *
3243  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3244  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3245  */
3246 static inline int
3247 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3248 {
3249         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3250         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
3251
3252         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3253                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3254                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3255                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3256                 removed_load = 1;
3257                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3258         }
3259
3260         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3261                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3262                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3263                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3264                 removed_util = 1;
3265                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3266         }
3267
3268         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3269                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
3270
3271 #ifndef CONFIG_64BIT
3272         smp_wmb();
3273         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3274 #endif
3275
3276         if (update_freq && (decayed || removed_util))
3277                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3278
3279         return decayed || removed_load;
3280 }
3281
3282 /*
3283  * Optional action to be done while updating the load average
3284  */
3285 #define UPDATE_TG       0x1
3286 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3287
3288 /* Update task and its cfs_rq load average */
3289 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int flags)
3290 {
3291         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3292         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3293         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3294         int cpu = cpu_of(rq);
3295         int decayed;
3296
3297         /*
3298          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3299          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3300          */
3301         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD)) {
3302                 __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
3303                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3304                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3305         }
3306
3307         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true);
3308         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3309
3310         if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3311                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3312 }
3313
3314 /**
3315  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3316  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3317  * @se: sched_entity to attach
3318  *
3319  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3320  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3321  */
3322 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3323 {
3324         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3325         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3326         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3327         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3328         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3329         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3330
3331         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3332 }
3333
3334 /**
3335  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3336  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3337  * @se: sched_entity to detach
3338  *
3339  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3340  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3341  */
3342 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3343 {
3344
3345         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3346         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3347         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3348         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3349         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3350
3351         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3352 }
3353
3354 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3355 static inline void
3356 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3357 {
3358         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3359
3360         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3361         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3362
3363         if (!sa->last_update_time) {
3364                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3365                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3366         }
3367 }
3368
3369 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3370 static inline void
3371 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3372 {
3373         cfs_rq->runnable_load_avg =
3374                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3375         cfs_rq->runnable_load_sum =
3376                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3377 }
3378
3379 #ifndef CONFIG_64BIT
3380 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3381 {
3382         u64 last_update_time_copy;
3383         u64 last_update_time;
3384
3385         do {
3386                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3387                 smp_rmb();
3388                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3389         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3390
3391         return last_update_time;
3392 }
3393 #else
3394 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3395 {
3396         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3397 }
3398 #endif
3399
3400 /*
3401  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3402  * the previous rq.
3403  */
3404 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3405 {
3406         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3407         u64 last_update_time;
3408
3409         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3410         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3411 }
3412
3413 /*
3414  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3415  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3416  */
3417 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3418 {
3419         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3420
3421         /*
3422          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3423          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3424          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3425          *
3426          * Similarly for groups, they will have passed through
3427          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3428          * calls this.
3429          */
3430
3431         sync_entity_load_avg(se);
3432         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3433         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3434 }
3435
3436 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3437 {
3438         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3439 }
3440
3441 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3442 {
3443         return cfs_rq->avg.load_avg;
3444 }
3445
3446 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3447
3448 #else /* CONFIG_SMP */
3449
3450 static inline int
3451 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3452 {
3453         return 0;
3454 }
3455
3456 #define UPDATE_TG       0x0
3457 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3458
3459 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used1)
3460 {
3461         cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq_of(se)), 0);
3462 }
3463
3464 static inline void
3465 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3466 static inline void
3467 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3468 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3469
3470 static inline void
3471 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3472 static inline void
3473 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3474
3475 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3476 {
3477         return 0;
3478 }
3479
3480 #endif /* CONFIG_SMP */
3481
3482 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3483 {
3484 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3485         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3486
3487         if (d < 0)
3488                 d = -d;
3489
3490         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3491                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3492 #endif
3493 }
3494
3495 static void
3496 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3497 {
3498         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3499
3500         /*
3501          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3502          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3503          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3504          * stays open at the end.
3505          */
3506         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3507                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3508
3509         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3510         if (!initial) {
3511                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3512
3513                 /*
3514                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3515                  * for a gentler effect of sleepers:
3516                  */
3517                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3518                         thresh >>= 1;
3519
3520                 vruntime -= thresh;
3521         }
3522
3523         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3524         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3525 }
3526
3527 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3528
3529 static inline void check_schedstat_required(void)
3530 {
3531 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3532         if (schedstat_enabled())
3533                 return;
3534
3535         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3536         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3537                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3538                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3539                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3540                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3541                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3542                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3543                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3544                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3545         }
3546 #endif
3547 }
3548
3549
3550 /*
3551  * MIGRATION
3552  *
3553  *      dequeue
3554  *        update_curr()
3555  *          update_min_vruntime()
3556  *        vruntime -= min_vruntime
3557  *
3558  *      enqueue
3559  *        update_curr()
3560  *          update_min_vruntime()
3561  *        vruntime += min_vruntime
3562  *
3563  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3564  * min_vruntime are up-to-date.
3565  *
3566  * WAKEUP (remote)
3567  *
3568  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3569  *        vruntime -= min_vruntime
3570  *
3571  *      enqueue
3572  *        update_curr()
3573  *          update_min_vruntime()
3574  *        vruntime += min_vruntime
3575  *
3576  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3577  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3578  */
3579
3580 static void
3581 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3582 {
3583         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3584         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3585
3586         /*
3587          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3588          * update_curr().
3589          */
3590         if (renorm && curr)
3591                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3592
3593         update_curr(cfs_rq);
3594
3595         /*
3596          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3597          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3598          * placed in the past could significantly boost this task to the
3599          * fairness detriment of existing tasks.
3600          */
3601         if (renorm && !curr)
3602                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3603
3604         /*
3605          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3606          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3607          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3608          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3609          *     its group cfs_rq
3610          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3611          */
3612         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3613         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3614         update_cfs_shares(se);
3615         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3616
3617         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3618                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3619
3620         check_schedstat_required();
3621         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3622         check_spread(cfs_rq, se);
3623         if (!curr)
3624                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3625         se->on_rq = 1;
3626
3627         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3628                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3629                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3630         }
3631 }
3632
3633 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3634 {
3635         for_each_sched_entity(se) {
3636                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3637                 if (cfs_rq->last != se)
3638                         break;
3639
3640                 cfs_rq->last = NULL;
3641         }
3642 }
3643
3644 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3645 {
3646         for_each_sched_entity(se) {
3647                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3648                 if (cfs_rq->next != se)
3649                         break;
3650
3651                 cfs_rq->next = NULL;
3652         }
3653 }
3654
3655 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3656 {
3657         for_each_sched_entity(se) {
3658                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3659                 if (cfs_rq->skip != se)
3660                         break;
3661
3662                 cfs_rq->skip = NULL;
3663         }
3664 }
3665
3666 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3667 {
3668         if (cfs_rq->last == se)
3669                 __clear_buddies_last(se);
3670
3671         if (cfs_rq->next == se)
3672                 __clear_buddies_next(se);
3673
3674         if (cfs_rq->skip == se)
3675                 __clear_buddies_skip(se);
3676 }
3677
3678 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3679
3680 static void
3681 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3682 {
3683         /*
3684          * Update run-time statistics of the 'current'.
3685          */
3686         update_curr(cfs_rq);
3687
3688         /*
3689          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3690          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3691          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3692          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3693          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3694          *     of its group cfs_rq.
3695          */
3696         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3697         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3698
3699         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3700
3701         clear_buddies(cfs_rq, se);
3702
3703         if (se != cfs_rq->curr)
3704                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3705         se->on_rq = 0;
3706         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3707
3708         /*
3709          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
3710          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
3711          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
3712          * can move min_vruntime forward still more.
3713          */
3714         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3715                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3716
3717         /* return excess runtime on last dequeue */
3718         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3719
3720         update_cfs_shares(se);
3721
3722         /*
3723          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
3724          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
3725          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
3726          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
3727          */
3728         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
3729                 update_min_vruntime(cfs_rq);
3730 }
3731
3732 /*
3733  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3734  */
3735 static void
3736 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3737 {
3738         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3739         struct sched_entity *se;
3740         s64 delta;
3741
3742         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3743         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3744         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3745                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3746                 /*
3747                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3748                  * re-elected due to buddy favours.
3749                  */
3750                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3751                 return;
3752         }
3753
3754         /*
3755          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3756          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3757          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3758          */
3759         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3760                 return;
3761
3762         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3763         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3764
3765         if (delta < 0)
3766                 return;
3767
3768         if (delta > ideal_runtime)
3769                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3770 }
3771
3772 static void
3773 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3774 {
3775         /* 'current' is not kept within the tree. */
3776         if (se->on_rq) {
3777                 /*
3778                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3779                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3780                  * runqueue.
3781                  */
3782                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3783                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3784                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3785         }
3786
3787         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3788         cfs_rq->curr = se;
3789
3790         /*
3791          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3792          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3793          * when there are only lesser-weight tasks around):
3794          */
3795         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3796                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
3797                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
3798                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
3799         }
3800
3801         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3802 }
3803
3804 static int
3805 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3806
3807 /*
3808  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3809  * 1) keep things fair between processes/task groups
3810  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3811  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3812  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3813  */
3814 static struct sched_entity *
3815 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3816 {
3817         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3818         struct sched_entity *se;
3819
3820         /*
3821          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3822          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3823          */
3824         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3825                 left = curr;
3826
3827         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3828
3829         /*
3830          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3831          * be done without getting too unfair.
3832          */
3833         if (cfs_rq->skip == se) {
3834                 struct sched_entity *second;
3835
3836                 if (se == curr) {
3837                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3838                 } else {
3839                         second = __pick_next_entity(se);
3840                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3841                                 second = curr;
3842                 }
3843
3844                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3845                         se = second;
3846         }
3847
3848         /*
3849          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3850          */
3851         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3852                 se = cfs_rq->last;
3853
3854         /*
3855          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3856          */
3857         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3858                 se = cfs_rq->next;
3859
3860         clear_buddies(cfs_rq, se);
3861
3862         return se;
3863 }
3864
3865 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3866
3867 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3868 {
3869         /*
3870          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3871          * was not called and update_curr() has to be done:
3872          */
3873         if (prev->on_rq)
3874                 update_curr(cfs_rq);
3875
3876         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3877         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3878
3879         check_spread(cfs_rq, prev);
3880
3881         if (prev->on_rq) {
3882                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3883                 /* Put 'current' back into the tree. */
3884                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3885                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3886                 update_load_avg(prev, 0);
3887         }
3888         cfs_rq->curr = NULL;
3889 }
3890
3891 static void
3892 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3893 {
3894         /*
3895          * Update run-time statistics of the 'current'.
3896          */
3897         update_curr(cfs_rq);
3898
3899         /*
3900          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3901          */
3902         update_load_avg(curr, UPDATE_TG);
3903         update_cfs_shares(curr);
3904
3905 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3906         /*
3907          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3908          * validating it and just reschedule.
3909          */
3910         if (queued) {
3911                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3912                 return;
3913         }
3914         /*
3915          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3916          */
3917         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3918                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3919                 return;
3920 #endif
3921
3922         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3923                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3924 }
3925
3926
3927 /**************************************************
3928  * CFS bandwidth control machinery
3929  */
3930
3931 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3932
3933 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3934 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3935
3936 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3937 {
3938         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3939 }
3940
3941 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3942 {
3943         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3944 }
3945
3946 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3947 {
3948         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3949 }
3950 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3951 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3952 {
3953         return true;
3954 }
3955
3956 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3957 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3958 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3959
3960 /*
3961  * default period for cfs group bandwidth.
3962  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3963  */
3964 static inline u64 default_cfs_period(void)
3965 {
3966         return 100000000ULL;
3967 }
3968
3969 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3970 {
3971         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3972 }
3973
3974 /*
3975  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3976  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3977  * additional synchronization around rq->lock.
3978  *
3979  * requires cfs_b->lock
3980  */
3981 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3982 {
3983         u64 now;
3984
3985         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3986                 return;
3987
3988         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3989         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3990         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3991 }
3992
3993 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3994 {
3995         return &tg->cfs_bandwidth;
3996 }
3997
3998 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3999 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4000 {
4001         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4002                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4003
4004         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4005 }
4006
4007 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4008 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4009 {
4010         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4011         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4012         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4013
4014         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4015         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4016
4017         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4018         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4019                 amount = min_amount;
4020         else {
4021                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4022
4023                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4024                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4025                         cfs_b->runtime -= amount;
4026                         cfs_b->idle = 0;
4027                 }
4028         }
4029         expires = cfs_b->runtime_expires;
4030         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4031
4032         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4033         /*
4034          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4035          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4036          * issued.
4037          */
4038         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
4039                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4040
4041         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4042 }
4043
4044 /*
4045  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4046  * fact that rq->clock snapshots this value.
4047  */
4048 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4049 {
4050         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4051
4052         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4053         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4054                 return;
4055
4056         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4057                 return;
4058
4059         /*
4060          * If the local deadline has passed we have to consider the
4061          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4062          * has not truly expired.
4063          *
4064          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4065          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
4066          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
4067          * exact equality, so a partial write will still work.
4068          */
4069
4070         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
4071                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4072                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4073         } else {
4074                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4075                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4076         }
4077 }
4078
4079 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4080 {
4081         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4082         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4083         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4084
4085         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4086                 return;
4087
4088         /*
4089          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4090          * hierarchy can be throttled
4091          */
4092         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4093                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4094 }
4095
4096 static __always_inline
4097 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4098 {
4099         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4100                 return;
4101
4102         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4103 }
4104
4105 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4106 {
4107         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4108 }
4109
4110 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4111 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4112 {
4113         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4114 }
4115
4116 /*
4117  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4118  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4119  * load-balance operations.
4120  */
4121 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4122                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4123 {
4124         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4125
4126         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4127         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4128
4129         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4130                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4131 }
4132
4133 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4134 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4135 {
4136         struct rq *rq = data;
4137         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4138
4139         cfs_rq->throttle_count--;
4140         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4141                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4142                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4143                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4144         }
4145
4146         return 0;
4147 }
4148
4149 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4150 {
4151         struct rq *rq = data;
4152         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4153
4154         /* group is entering throttled state, stop time */
4155         if (!cfs_rq->throttle_count)
4156                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4157         cfs_rq->throttle_count++;
4158
4159         return 0;
4160 }
4161
4162 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4163 {
4164         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4165         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4166         struct sched_entity *se;
4167         long task_delta, dequeue = 1;
4168         bool empty;
4169
4170         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4171
4172         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4173         rcu_read_lock();
4174         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4175         rcu_read_unlock();
4176
4177         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4178         for_each_sched_entity(se) {
4179                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4180                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4181                 if (!se->on_rq)
4182                         break;
4183
4184                 if (dequeue)
4185                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4186                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4187
4188                 if (qcfs_rq->load.weight)
4189                         dequeue = 0;
4190         }
4191
4192         if (!se)
4193                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4194
4195         cfs_rq->throttled = 1;
4196         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4197         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4198         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4199
4200         /*
4201          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4202          * distribute_cfs_runtime will not see us
4203          */
4204         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4205
4206         /*
4207          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4208          * timer is running.
4209          */
4210         if (empty)
4211                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4212
4213         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4214 }
4215
4216 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4217 {
4218         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4219         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4220         struct sched_entity *se;
4221         int enqueue = 1;
4222         long task_delta;
4223
4224         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4225
4226         cfs_rq->throttled = 0;
4227
4228         update_rq_clock(rq);
4229
4230         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4231         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4232         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4233         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4234
4235         /* update hierarchical throttle state */
4236         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4237
4238         if (!cfs_rq->load.weight)
4239                 return;
4240
4241         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4242         for_each_sched_entity(se) {
4243                 if (se->on_rq)
4244                         enqueue = 0;
4245
4246                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4247                 if (enqueue)
4248                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4249                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4250
4251                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4252                         break;
4253         }
4254
4255         if (!se)
4256                 add_nr_running(rq, task_delta);
4257
4258         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4259         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4260                 resched_curr(rq);
4261 }
4262
4263 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4264                 u64 remaining, u64 expires)
4265 {
4266         struct cfs_rq *cfs_rq;
4267         u64 runtime;
4268         u64 starting_runtime = remaining;
4269
4270         rcu_read_lock();
4271         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4272                                 throttled_list) {
4273                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4274
4275                 raw_spin_lock(&rq->lock);
4276                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4277                         goto next;
4278
4279                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4280                 if (runtime > remaining)
4281                         runtime = remaining;
4282                 remaining -= runtime;
4283
4284                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4285                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4286
4287                 /* we check whether we're throttled above */
4288                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4289                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4290
4291 next:
4292                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
4293
4294                 if (!remaining)
4295                         break;
4296         }
4297         rcu_read_unlock();
4298
4299         return starting_runtime - remaining;
4300 }
4301
4302 /*
4303  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4304  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4305  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4306  * used to track this state.
4307  */
4308 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4309 {
4310         u64 runtime, runtime_expires;
4311         int throttled;
4312
4313         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4314         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4315                 goto out_deactivate;
4316
4317         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4318         cfs_b->nr_periods += overrun;
4319
4320         /*
4321          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4322          * we're going inactive then everything else can be deferred
4323          */
4324         if (cfs_b->idle && !throttled)
4325                 goto out_deactivate;
4326
4327         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4328
4329         if (!throttled) {
4330                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4331                 cfs_b->idle = 1;
4332                 return 0;
4333         }
4334
4335         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4336         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4337
4338         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4339
4340         /*
4341          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4342          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4343          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4344          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4345          * only by limited amounts in that extreme case.
4346          */
4347         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4348                 runtime = cfs_b->runtime;
4349                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4350                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4351                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4352                                                  runtime_expires);
4353                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4354
4355                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4356
4357                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4358         }
4359
4360         /*
4361          * While we are ensured activity in the period following an
4362          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4363          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4364          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4365          */
4366         cfs_b->idle = 0;
4367
4368         return 0;
4369
4370 out_deactivate:
4371         return 1;
4372 }
4373
4374 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4375 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4376 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4377 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4378 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4379 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4380
4381 /*
4382  * Are we near the end of the current quota period?
4383  *
4384  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4385  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4386  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4387  */
4388 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4389 {
4390         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4391         u64 remaining;
4392
4393         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4394         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4395                 return 1;
4396
4397         /* is a quota refresh about to occur? */
4398         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4399         if (remaining < min_expire)
4400                 return 1;
4401
4402         return 0;
4403 }
4404
4405 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4406 {
4407         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4408
4409         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4410         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4411                 return;
4412
4413         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4414                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4415                         HRTIMER_MODE_REL);
4416 }
4417
4418 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4419 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4420 {
4421         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4422         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4423
4424         if (slack_runtime <= 0)
4425                 return;
4426
4427         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4428         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4429             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4430                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4431
4432                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4433                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4434                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4435                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4436         }
4437         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4438
4439         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4440         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4441 }
4442
4443 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4444 {
4445         if (!cfs_bandwidth_used())
4446                 return;
4447
4448         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4449                 return;
4450
4451         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4452 }
4453
4454 /*
4455  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4456  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4457  */
4458 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4459 {
4460         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4461         u64 expires;
4462
4463         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4464         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4465         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4466                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4467                 return;
4468         }
4469
4470         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4471                 runtime = cfs_b->runtime;
4472
4473         expires = cfs_b->runtime_expires;
4474         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4475
4476         if (!runtime)
4477                 return;
4478
4479         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4480
4481         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4482         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4483                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4484         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4485 }
4486
4487 /*
4488  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4489  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4490  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4491  */
4492 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4493 {
4494         if (!cfs_bandwidth_used())
4495                 return;
4496
4497         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4498         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4499                 return;
4500
4501         /* ensure the group is not already throttled */
4502         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4503                 return;
4504
4505         /* update runtime allocation */
4506         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4507         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4508                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4509 }
4510
4511 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4512 {
4513         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4514
4515         if (!cfs_bandwidth_used())
4516                 return;
4517
4518         if (!tg->parent)
4519                 return;
4520
4521         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4522         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4523
4524         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4525         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4526 }
4527
4528 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4529 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4530 {
4531         if (!cfs_bandwidth_used())
4532                 return false;
4533
4534         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4535                 return false;
4536
4537         /*
4538          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4539          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4540          */
4541         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4542                 return true;
4543
4544         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4545         return true;
4546 }
4547
4548 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4549 {
4550         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4551                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4552
4553         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4554
4555         return HRTIMER_NORESTART;
4556 }
4557
4558 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4559 {
4560         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4561                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4562         int overrun;
4563         int idle = 0;
4564
4565         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4566         for (;;) {
4567                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4568                 if (!overrun)
4569                         break;
4570
4571                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4572         }
4573         if (idle)
4574                 cfs_b->period_active = 0;
4575         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4576
4577         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4578 }
4579
4580 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4581 {
4582         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4583         cfs_b->runtime = 0;
4584         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4585         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4586
4587         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4588         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4589         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4590         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4591         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4592 }
4593
4594 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4595 {
4596         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4597         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4598 }
4599
4600 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4601 {
4602         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4603
4604         if (!cfs_b->period_active) {
4605                 cfs_b->period_active = 1;
4606                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4607                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4608         }
4609 }
4610
4611 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4612 {
4613         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4614         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4615                 return;
4616
4617         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4618         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4619 }
4620
4621 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4622 {
4623         struct cfs_rq *cfs_rq;
4624
4625         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4626                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4627
4628                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4629                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4630                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4631         }
4632 }
4633
4634 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4635 {
4636         struct cfs_rq *cfs_rq;
4637
4638         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4639                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4640                         continue;
4641
4642                 /*
4643                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4644                  * there's some valid quota amount
4645                  */
4646                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4647                 /*
4648                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4649                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4650                  */
4651                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4652
4653                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4654                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4655         }
4656 }
4657
4658 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4659 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4660 {
4661         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4662 }
4663
4664 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4665 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4666 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4667 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4668 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4669
4670 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4671 {
4672         return 0;
4673 }
4674
4675 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4676 {
4677         return 0;
4678 }
4679
4680 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4681                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4682 {
4683         return 0;
4684 }
4685
4686 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4687
4688 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4689 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4690 #endif
4691
4692 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4693 {
4694         return NULL;
4695 }
4696 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4697 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4698 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4699
4700 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4701
4702 /**************************************************
4703  * CFS operations on tasks:
4704  */
4705
4706 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4707 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4708 {
4709         struct sched_entity *se = &p->se;
4710         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4711
4712         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4713
4714         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
4715                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4716                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4717                 s64 delta = slice - ran;
4718
4719                 if (delta < 0) {
4720                         if (rq->curr == p)
4721                                 resched_curr(rq);
4722                         return;
4723                 }
4724                 hrtick_start(rq, delta);
4725         }
4726 }
4727
4728 /*
4729  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4730  * current task is from our class and nr_running is low enough
4731  * to matter.
4732  */
4733 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4734 {
4735         struct task_struct *curr = rq->curr;
4736
4737         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4738                 return;
4739
4740         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4741                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4742 }
4743 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4744 static inline void
4745 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4746 {
4747 }
4748
4749 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4750 {
4751 }
4752 #endif
4753
4754 /*
4755  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4756  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4757  * then put the task into the rbtree:
4758  */
4759 static void
4760 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4761 {
4762         struct cfs_rq *cfs_rq;
4763         struct sched_entity *se = &p->se;
4764
4765         /*
4766          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4767          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4768          * passed.
4769          */
4770         if (p->in_iowait)
4771                 cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4772
4773         for_each_sched_entity(se) {
4774                 if (se->on_rq)
4775                         break;
4776                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4777                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4778
4779                 /*
4780                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4781                  *
4782                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4783                  * post the final h_nr_running increment below.
4784                  */
4785                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4786                         break;
4787                 cfs_rq->h_nr_running++;
4788
4789                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4790         }
4791
4792         for_each_sched_entity(se) {
4793                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4794                 cfs_rq->h_nr_running++;
4795
4796                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4797                         break;
4798
4799                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4800                 update_cfs_shares(se);
4801         }
4802
4803         if (!se)
4804                 add_nr_running(rq, 1);
4805
4806         hrtick_update(rq);
4807 }
4808
4809 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4810
4811 /*
4812  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4813  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4814  * update the fair scheduling stats:
4815  */
4816 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4817 {
4818         struct cfs_rq *cfs_rq;
4819         struct sched_entity *se = &p->se;
4820         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4821
4822         for_each_sched_entity(se) {
4823                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4824                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4825
4826                 /*
4827                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4828                  *
4829                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4830                  * post the final h_nr_running decrement below.
4831                 */
4832                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4833                         break;
4834                 cfs_rq->h_nr_running--;
4835
4836                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4837                 if (cfs_rq->load.weight) {
4838                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4839                         se = parent_entity(se);
4840                         /*
4841                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4842                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4843                          */
4844                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4845                                 set_next_buddy(se);
4846                         break;
4847                 }
4848                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4849         }
4850
4851         for_each_sched_entity(se) {
4852                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4853                 cfs_rq->h_nr_running--;
4854
4855                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4856                         break;
4857
4858                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4859                 update_cfs_shares(se);
4860         }
4861
4862         if (!se)
4863                 sub_nr_running(rq, 1);
4864
4865         hrtick_update(rq);
4866 }
4867
4868 #ifdef CONFIG_SMP
4869
4870 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
4871 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
4872 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
4873
4874 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4875 /*
4876  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4877  */
4878
4879 /*
4880  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4881  *
4882  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4883  *
4884  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4885  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4886  *
4887  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4888  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4889  *
4890  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4891  *
4892  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4893  *
4894  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4895  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4896  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4897  * fixed_power_int())
4898  *
4899  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4900  */
4901 #define DEGRADE_SHIFT           7
4902
4903 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4904 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4905         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4906         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4907         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4908         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4909         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4910 };
4911
4912 /*
4913  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4914  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4915  * adding any new load.
4916  */
4917 static unsigned long
4918 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4919 {
4920         int j = 0;
4921
4922         if (!missed_updates)
4923                 return load;
4924
4925         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4926                 return 0;
4927
4928         if (idx == 1)
4929                 return load >> missed_updates;
4930
4931         while (missed_updates) {
4932                 if (missed_updates % 2)
4933                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4934
4935                 missed_updates >>= 1;
4936                 j++;
4937         }
4938         return load;
4939 }
4940 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4941
4942 /**
4943  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4944  * @this_rq: The rq to update statistics for
4945  * @this_load: The current load
4946  * @pending_updates: The number of missed updates
4947  *
4948  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4949  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4950  *
4951  * This function computes a decaying average:
4952  *
4953  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4954  *
4955  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4956  * the @pending_updates argument.
4957  *
4958  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4959  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4960  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4961  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4962  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4963  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4964  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4965  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4966  *
4967  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4968  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4969  *
4970  * For regular NOHZ, this reduces to:
4971  *
4972  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4973  *
4974  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4975  * term.
4976  */
4977 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4978                             unsigned long pending_updates)
4979 {
4980         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
4981         int i, scale;
4982
4983         this_rq->nr_load_updates++;
4984
4985         /* Update our load: */
4986         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4987         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4988                 unsigned long old_load, new_load;
4989
4990                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4991
4992                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4993 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4994                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4995                 if (tickless_load) {
4996                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4997                         /*
4998                          * old_load can never be a negative value because a
4999                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5000                          * original tickless_load.
5001                          */
5002                         old_load += tickless_load;
5003                 }
5004 #endif
5005                 new_load = this_load;
5006                 /*
5007                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5008                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5009                  * example.
5010                  */
5011                 if (new_load > old_load)
5012                         new_load += scale - 1;
5013
5014                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5015         }
5016
5017         sched_avg_update(this_rq);
5018 }
5019
5020 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5021 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
5022 {
5023         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
5024 }
5025
5026 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5027 /*
5028  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5029  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
5030  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5031  *
5032  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5033  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5034  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5035  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5036  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5037  *
5038  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5039  */
5040
5041 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5042                                  unsigned long curr_jiffies,
5043                                  unsigned long load)
5044 {
5045         unsigned long pending_updates;
5046
5047         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5048         if (pending_updates) {
5049                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5050                 /*
5051                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5052                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5053                  * its weighted load.
5054                  */
5055                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5056         }
5057 }
5058
5059 /*
5060  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5061  * idle balance.
5062  */
5063 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5064 {
5065         /*
5066          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5067          */
5068         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
5069                 return;
5070
5071         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5072 }
5073
5074 /*
5075  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5076  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5077  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5078  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5079  */
5080 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5081 {
5082         struct rq *this_rq = this_rq();
5083
5084         /*
5085          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5086          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5087          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5088          */
5089         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5090 }
5091
5092 /*
5093  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5094  */
5095 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5096 {
5097         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5098         struct rq *this_rq = this_rq();
5099         unsigned long load;
5100
5101         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5102                 return;
5103
5104         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5105         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
5106         update_rq_clock(this_rq);
5107         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5108         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
5109 }
5110 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5111 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5112                                         unsigned long curr_jiffies,
5113                                         unsigned long load) { }
5114 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5115
5116 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5117 {
5118 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5119         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5120         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5121 #endif
5122         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5123 }
5124
5125 /*
5126  * Called from scheduler_tick()
5127  */
5128 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5129 {
5130         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5131
5132         if (tick_nohz_tick_stopped())
5133                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5134         else
5135                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5136 }
5137
5138 /*
5139  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
5140  * according to the scheduling class and "nice" value.
5141  *
5142  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5143  * balance conservatively.
5144  */
5145 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5146 {
5147         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5148         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5149
5150         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5151                 return total;
5152
5153         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5154 }
5155
5156 /*
5157  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
5158  * according to the scheduling class and "nice" value.
5159  */
5160 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5161 {
5162         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5163         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5164
5165         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5166                 return total;
5167
5168         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5169 }
5170
5171 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5172 {
5173         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5174 }
5175
5176 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5177 {
5178         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5179 }
5180
5181 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5182 {
5183         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5184         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5185         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
5186
5187         if (nr_running)
5188                 return load_avg / nr_running;
5189
5190         return 0;
5191 }
5192
5193 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5194 /*
5195  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
5196  *
5197  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
5198  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
5199  * can calculate the shift in shares.
5200  *
5201  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
5202  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
5203  * total group weight.
5204  *
5205  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
5206  * distribution (s_i) using:
5207  *
5208  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
5209  *
5210  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
5211  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
5212  * shares distribution (s_i):
5213  *
5214  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
5215  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
5216  *
5217  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
5218  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
5219  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
5220  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
5221  *
5222  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
5223  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
5224  *
5225  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
5226  *
5227  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
5228  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
5229  * weight and shares distributions like:
5230  *
5231  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
5232  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
5233  *
5234  * We can then compute the difference in effective weight by using:
5235  *
5236  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
5237  *
5238  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
5239  *
5240  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
5241  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
5242  * 4/7) times the weight of the group.
5243  */
5244 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5245 {
5246         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5247
5248         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
5249                 return wl;
5250
5251         for_each_sched_entity(se) {
5252                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
5253                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5254
5255                 tg = cfs_rq->tg;
5256
5257                 /*
5258                  * W = @wg + \Sum rw_j
5259                  */
5260                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
5261
5262                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
5263                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
5264                 W += w;
5265
5266                 /*
5267                  * w = rw_i + @wl
5268                  */
5269                 w += wl;
5270
5271                 /*
5272                  * wl = S * s'_i; see (2)
5273                  */
5274                 if (W > 0 && w < W)
5275                         wl = (w * (long)scale_load_down(tg->shares)) / W;
5276                 else
5277                         wl = scale_load_down(tg->shares);
5278
5279                 /*
5280                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
5281                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
5282                  * calc_cfs_shares().
5283                  */
5284                 if (wl < MIN_SHARES)
5285                         wl = MIN_SHARES;
5286
5287                 /*
5288                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
5289                  */
5290                 wl -= se->avg.load_avg;
5291
5292                 /*
5293                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
5294                  * the final effective load change on the root group. Since
5295                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
5296                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
5297                  * resulting from this level per the above.
5298                  */
5299                 wg = 0;
5300         }
5301
5302         return wl;
5303 }
5304 #else
5305
5306 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5307 {
5308         return wl;
5309 }
5310
5311 #endif
5312
5313 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5314 {
5315         /*
5316          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5317          * jiffy will not have built up many flips.
5318          */
5319         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5320                 current->wakee_flips >>= 1;
5321                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5322         }
5323
5324         if (current->last_wakee != p) {
5325                 current->last_wakee = p;
5326                 current->wakee_flips++;
5327         }
5328 }
5329
5330 /*
5331  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5332  *
5333  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5334  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5335  *
5336  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5337  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5338  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5339  *
5340  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5341  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5342  *
5343  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5344  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5345  * socket size.
5346  */
5347 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5348 {
5349         unsigned int master = current->wakee_flips;
5350         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5351         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5352
5353         if (master < slave)
5354                 swap(master, slave);
5355         if (slave < factor || master < slave * factor)
5356                 return 0;
5357         return 1;
5358 }
5359
5360 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5361                        int prev_cpu, int sync)
5362 {
5363         s64 this_load, load;
5364         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5365         int idx, this_cpu;
5366         struct task_group *tg;
5367         unsigned long weight;
5368         int balanced;
5369
5370         idx       = sd->wake_idx;
5371         this_cpu  = smp_processor_id();
5372         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5373         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5374
5375         /*
5376          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5377          * effect of the currently running task from the load
5378          * of the current CPU:
5379          */
5380         if (sync) {
5381                 tg = task_group(current);
5382                 weight = current->se.avg.load_avg;
5383
5384                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5385                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5386         }
5387
5388         tg = task_group(p);
5389         weight = p->se.avg.load_avg;
5390
5391         /*
5392          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5393          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5394          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5395          * about that, so that's good too.
5396          *
5397          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5398          * task to be woken on this_cpu.
5399          */
5400         this_eff_load = 100;
5401         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5402
5403         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5404         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5405
5406         if (this_load > 0) {
5407                 this_eff_load *= this_load +
5408                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5409
5410                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5411         }
5412
5413         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5414
5415         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5416
5417         if (!balanced)
5418                 return 0;
5419
5420         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5421         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5422
5423         return 1;
5424 }
5425
5426 static inline int task_util(struct task_struct *p);
5427 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5428
5429 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5430 {
5431         return capacity_orig_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p);
5432 }
5433
5434 /*
5435  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5436  * domain.
5437  */
5438 static struct sched_group *
5439 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5440                   int this_cpu, int sd_flag)
5441 {
5442         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5443         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5444         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX, this_runnable_load = 0;
5445         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = 0;
5446         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5447         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5448         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5449         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5450                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5451
5452         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5453                 load_idx = sd->wake_idx;
5454
5455         do {
5456                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5457                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5458                 int local_group;
5459                 int i;
5460
5461                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5462                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5463                                         &p->cpus_allowed))
5464                         continue;
5465
5466                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5467                                                sched_group_cpus(group));
5468
5469                 /*
5470                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5471                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5472                  */
5473                 avg_load = 0;
5474                 runnable_load = 0;
5475                 max_spare_cap = 0;
5476
5477                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5478                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5479                         if (local_group)
5480                                 load = source_load(i, load_idx);
5481                         else
5482                                 load = target_load(i, load_idx);
5483
5484                         runnable_load += load;
5485
5486                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5487
5488                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5489
5490                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5491                                 max_spare_cap = spare_cap;
5492                 }
5493
5494                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5495                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5496                                         group->sgc->capacity;
5497                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5498                                         group->sgc->capacity;
5499
5500                 if (local_group) {
5501                         this_runnable_load = runnable_load;
5502                         this_avg_load = avg_load;
5503                         this_spare = max_spare_cap;
5504                 } else {
5505                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5506                                 /*
5507                                  * The runnable load is significantly smaller
5508                                  * so we can pick this new cpu
5509                                  */
5510                                 min_runnable_load = runnable_load;
5511                                 min_avg_load = avg_load;
5512                                 idlest = group;
5513                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5514                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5515                                 /*
5516                                  * The runnable loads are close so take the
5517                                  * blocked load into account through avg_load.
5518                                  */
5519                                 min_avg_load = avg_load;
5520                                 idlest = group;
5521                         }
5522
5523                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5524                                 most_spare = max_spare_cap;
5525                                 most_spare_sg = group;
5526                         }
5527                 }
5528         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5529
5530         /*
5531          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5532          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5533          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5534          * so we allow for some task stuffing by using
5535          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5536          *
5537          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5538          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5539          * utilization.
5540          */
5541         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5542                 goto skip_spare;
5543
5544         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5545             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5546                 return NULL;
5547
5548         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5549                 return most_spare_sg;
5550
5551 skip_spare:
5552         if (!idlest)
5553                 return NULL;
5554
5555         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5556                 return NULL;
5557
5558         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5559              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5560                 return NULL;
5561
5562         return idlest;
5563 }
5564
5565 /*
5566  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5567  */
5568 static int
5569 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5570 {
5571         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5572         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5573         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5574         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5575         int shallowest_idle_cpu = -1;
5576         int i;
5577
5578         /* Check if we have any choice: */
5579         if (group->group_weight == 1)
5580                 return cpumask_first(sched_group_cpus(group));
5581
5582         /* Traverse only the allowed CPUs */
5583         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), &p->cpus_allowed) {
5584                 if (idle_cpu(i)) {
5585                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5586                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5587                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5588                                 /*
5589                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5590                                  * has the smallest exit latency irrespective
5591                                  * of any idle timestamp.
5592                                  */
5593                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5594                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5595                                 shallowest_idle_cpu = i;
5596                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5597                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5598                                 /*
5599                                  * If equal or no active idle state, then
5600                                  * the most recently idled CPU might have
5601                                  * a warmer cache.
5602                                  */
5603                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5604                                 shallowest_idle_cpu = i;
5605                         }
5606                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5607                         load = weighted_cpuload(i);
5608                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5609                                 min_load = load;
5610                                 least_loaded_cpu = i;
5611                         }
5612                 }
5613         }
5614
5615         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5616 }
5617
5618 /*
5619  * Implement a for_each_cpu() variant that starts the scan at a given cpu
5620  * (@start), and wraps around.
5621  *
5622  * This is used to scan for idle CPUs; such that not all CPUs looking for an
5623  * idle CPU find the same CPU. The down-side is that tasks tend to cycle
5624  * through the LLC domain.
5625  *
5626  * Especially tbench is found sensitive to this.
5627  */
5628
5629 static int cpumask_next_wrap(int n, const struct cpumask *mask, int start, int *wrapped)
5630 {
5631         int next;
5632
5633 again:
5634         next = find_next_bit(cpumask_bits(mask), nr_cpumask_bits, n+1);
5635
5636         if (*wrapped) {
5637                 if (next >= start)
5638                         return nr_cpumask_bits;
5639         } else {
5640                 if (next >= nr_cpumask_bits) {
5641                         *wrapped = 1;
5642                         n = -1;
5643                         goto again;
5644                 }
5645         }
5646
5647         return next;
5648 }
5649
5650 #define for_each_cpu_wrap(cpu, mask, start, wrap)                               \
5651         for ((wrap) = 0, (cpu) = (start)-1;                                     \
5652                 (cpu) = cpumask_next_wrap((cpu), (mask), (start), &(wrap)),     \
5653                 (cpu) < nr_cpumask_bits; )
5654
5655 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5656
5657 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5658 {
5659         struct sched_domain_shared *sds;
5660
5661         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5662         if (sds)
5663                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5664 }
5665
5666 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5667 {
5668         struct sched_domain_shared *sds;
5669
5670         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5671         if (sds)
5672                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5673
5674         return def;
5675 }
5676
5677 /*
5678  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5679  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5680  *
5681  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5682  * state should be fairly cheap.
5683  */
5684 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5685 {
5686         int core = cpu_of(rq);
5687         int cpu;
5688
5689         rcu_read_lock();
5690         if (test_idle_cores(core, true))
5691                 goto unlock;
5692
5693         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5694                 if (cpu == core)
5695                         continue;
5696
5697                 if (!idle_cpu(cpu))
5698                         goto unlock;
5699         }
5700
5701         set_idle_cores(core, 1);
5702 unlock:
5703         rcu_read_unlock();
5704 }
5705
5706 /*
5707  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5708  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5709  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5710  */
5711 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5712 {
5713         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5714         int core, cpu, wrap;
5715
5716         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5717                 return -1;
5718
5719         if (!test_idle_cores(target, false))
5720                 return -1;
5721
5722         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
5723
5724         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target, wrap) {
5725                 bool idle = true;
5726
5727                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5728                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5729                         if (!idle_cpu(cpu))
5730                                 idle = false;
5731                 }
5732
5733                 if (idle)
5734                         return core;
5735         }
5736
5737         /*
5738          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5739          */
5740         set_idle_cores(target, 0);
5741
5742         return -1;
5743 }
5744
5745 /*
5746  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5747  */
5748 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5749 {
5750         int cpu;
5751
5752         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5753                 return -1;
5754
5755         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5756                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5757                         continue;
5758                 if (idle_cpu(cpu))
5759                         return cpu;
5760         }
5761
5762         return -1;
5763 }
5764
5765 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5766
5767 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5768 {
5769         return -1;
5770 }
5771
5772 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5773 {
5774         return -1;
5775 }
5776
5777 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5778
5779 /*
5780  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5781  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5782  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5783  */
5784 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5785 {
5786         struct sched_domain *this_sd;
5787         u64 avg_cost, avg_idle = this_rq()->avg_idle;
5788         u64 time, cost;
5789         s64 delta;
5790         int cpu, wrap;
5791
5792         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5793         if (!this_sd)
5794                 return -1;
5795
5796         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost;
5797
5798         /*
5799          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5800          * particularly is sensitive here.
5801          */
5802         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && (avg_idle / 512) < avg_cost)
5803                 return -1;
5804
5805         time = local_clock();
5806
5807         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target, wrap) {
5808                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5809                         continue;
5810                 if (idle_cpu(cpu))
5811                         break;
5812         }
5813
5814         time = local_clock() - time;
5815         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5816         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5817         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5818
5819         return cpu;
5820 }
5821
5822 /*
5823  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5824  */
5825 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5826 {
5827         struct sched_domain *sd;
5828         int i;
5829
5830         if (idle_cpu(target))
5831                 return target;
5832
5833         /*
5834          * If the previous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5835          */
5836         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5837                 return prev;
5838
5839         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5840         if (!sd)
5841                 return target;
5842
5843         i = select_idle_core(p, sd, target);
5844         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5845                 return i;
5846
5847         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
5848         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5849                 return i;
5850
5851         i = select_idle_smt(p, sd, target);
5852         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5853                 return i;
5854
5855         return target;
5856 }
5857
5858 /*
5859  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5860  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5861  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5862  * CFS task (ie cpu_capacity).
5863  *
5864  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5865  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5866  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5867  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5868  * (arch_scale_freq_capacity()).
5869  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5870  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5871  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5872  *
5873  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5874  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5875  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5876  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5877  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5878  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5879  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5880  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5881  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5882  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5883  */
5884 static int cpu_util(int cpu)
5885 {
5886         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5887         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5888
5889         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5890 }
5891
5892 static inline int task_util(struct task_struct *p)
5893 {
5894         return p->se.avg.util_avg;
5895 }
5896
5897 /*
5898  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
5899  * the waking task p removed.
5900  */
5901 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5902 {
5903         unsigned long util, capacity;
5904
5905         /* Task has no contribution or is new */
5906         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
5907                 return cpu_util(cpu);
5908
5909         capacity = capacity_orig_of(cpu);
5910         util = max_t(long, cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg - task_util(p), 0);
5911
5912         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5913 }
5914
5915 /*
5916  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5917  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5918  *
5919  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5920  * BALANCE_WAKE sort things out.
5921  */
5922 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5923 {
5924         long min_cap, max_cap;
5925
5926         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
5927         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
5928
5929         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
5930         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
5931                 return 0;
5932
5933         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
5934         sync_entity_load_avg(&p->se);
5935
5936         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
5937 }
5938
5939 /*
5940  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5941  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5942  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5943  *
5944  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5945  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5946  *
5947  * Returns the target cpu number.
5948  *
5949  * preempt must be disabled.
5950  */
5951 static int
5952 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5953 {
5954         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5955         int cpu = smp_processor_id();
5956         int new_cpu = prev_cpu;
5957         int want_affine = 0;
5958         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5959
5960         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5961                 record_wakee(p);
5962                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
5963                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
5964         }
5965
5966         rcu_read_lock();
5967         for_each_domain(cpu, tmp) {
5968                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5969                         break;
5970
5971                 /*
5972                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5973                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5974                  */
5975                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5976                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5977                         affine_sd = tmp;
5978                         break;
5979                 }
5980
5981                 if (tmp->flags & sd_flag)
5982                         sd = tmp;
5983                 else if (!want_affine)
5984                         break;
5985         }
5986
5987         if (affine_sd) {
5988                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5989                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
5990                         new_cpu = cpu;
5991         }
5992
5993         if (!sd) {
5994                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5995                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
5996
5997         } else while (sd) {
5998                 struct sched_group *group;
5999                 int weight;
6000
6001                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6002                         sd = sd->child;
6003                         continue;
6004                 }
6005
6006                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6007                 if (!group) {
6008                         sd = sd->child;
6009                         continue;
6010                 }
6011
6012                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
6013                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
6014                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6015                         sd = sd->child;
6016                         continue;
6017                 }
6018
6019                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6020                 cpu = new_cpu;
6021                 weight = sd->span_weight;
6022                 sd = NULL;
6023                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6024                         if (weight <= tmp->span_weight)
6025                                 break;
6026                         if (tmp->flags & sd_flag)
6027                                 sd = tmp;
6028                 }
6029                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6030         }
6031         rcu_read_unlock();
6032
6033         return new_cpu;
6034 }
6035
6036 /*
6037  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6038  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6039  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6040  */
6041 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6042 {
6043         /*
6044          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6045          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6046          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6047          * the task on the new runqueue.
6048          */
6049         if (p->state == TASK_WAKING) {
6050                 struct sched_entity *se = &p->se;
6051                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6052                 u64 min_vruntime;
6053
6054 #ifndef CONFIG_64BIT
6055                 u64 min_vruntime_copy;
6056
6057                 do {
6058                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6059                         smp_rmb();
6060                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6061                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6062 #else
6063                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6064 #endif
6065
6066                 se->vruntime -= min_vruntime;
6067         }
6068
6069         /*
6070          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
6071          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
6072          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
6073          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6074          * load sounds not bad.
6075          */
6076         remove_entity_load_avg(&p->se);
6077
6078         /* Tell new CPU we are migrated */
6079         p->se.avg.last_update_time = 0;
6080
6081         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6082         p->se.exec_start = 0;
6083 }
6084
6085 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6086 {
6087         remove_entity_load_avg(&p->se);
6088 }
6089 #endif /* CONFIG_SMP */
6090
6091 static unsigned long
6092 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6093 {
6094         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6095
6096         /*
6097          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6098          * to virtual-time in his units.
6099          *
6100          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6101          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6102          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6103          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6104          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6105          *
6106          * This is especially important for buddies when the leftmost
6107          * task is higher priority than the buddy.
6108          */
6109         return calc_delta_fair(gran, se);
6110 }
6111
6112 /*
6113  * Should 'se' preempt 'curr'.
6114  *
6115  *             |s1
6116  *        |s2
6117  *   |s3
6118  *         g
6119  *      |<--->|c
6120  *
6121  *  w(c, s1) = -1
6122  *  w(c, s2) =  0
6123  *  w(c, s3) =  1
6124  *
6125  */
6126 static int
6127 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6128 {
6129         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6130
6131         if (vdiff <= 0)
6132                 return -1;
6133
6134         gran = wakeup_gran(curr, se);
6135         if (vdiff > gran)
6136                 return 1;
6137
6138         return 0;
6139 }
6140
6141 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6142 {
6143         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6144                 return;
6145
6146         for_each_sched_entity(se)
6147                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6148 }
6149
6150 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6151 {
6152         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6153                 return;
6154
6155         for_each_sched_entity(se)
6156                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6157 }
6158
6159 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6160 {
6161         for_each_sched_entity(se)
6162                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6163 }
6164
6165 /*
6166  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6167  */
6168 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6169 {
6170         struct task_struct *curr = rq->curr;
6171         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6172         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6173         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6174         int next_buddy_marked = 0;
6175
6176         if (unlikely(se == pse))
6177                 return;
6178
6179         /*
6180          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6181          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6182          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6183          * next-buddy nomination below.
6184          */
6185         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6186                 return;
6187
6188         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6189                 set_next_buddy(pse);
6190                 next_buddy_marked = 1;
6191         }
6192
6193         /*
6194          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6195          * wake up path.
6196          *
6197          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6198          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6199          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6200          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6201          * below.
6202          */
6203         if (test_tsk_need_resched(curr))
6204                 return;
6205
6206         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6207         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6208             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6209                 goto preempt;
6210
6211         /*
6212          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6213          * is driven by the tick):
6214          */
6215         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6216                 return;
6217
6218         find_matching_se(&se, &pse);
6219         update_curr(cfs_rq_of(se));
6220         BUG_ON(!pse);
6221         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6222                 /*
6223                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6224                  * triggering this preemption.
6225                  */
6226                 if (!next_buddy_marked)
6227                         set_next_buddy(pse);
6228                 goto preempt;
6229         }
6230
6231         return;
6232
6233 preempt:
6234         resched_curr(rq);
6235         /*
6236          * Only set the backward buddy when the current task is still
6237          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6238          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6239          * point, either of which can * drop the rq lock.
6240          *
6241          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6242          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6243          */
6244         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6245                 return;
6246
6247         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6248                 set_last_buddy(se);
6249 }
6250
6251 static struct task_struct *
6252 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6253 {
6254         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6255         struct sched_entity *se;
6256         struct task_struct *p;
6257         int new_tasks;
6258
6259 again:
6260 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6261         if (!cfs_rq->nr_running)
6262                 goto idle;
6263
6264         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6265                 goto simple;
6266
6267         /*
6268          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6269          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6270          *
6271          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6272          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6273          */
6274
6275         do {
6276                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6277
6278                 /*
6279                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6280                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6281                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6282                  * forget we've ever seen it.
6283                  */
6284                 if (curr) {
6285                         if (curr->on_rq)
6286                                 update_curr(cfs_rq);
6287                         else
6288                                 curr = NULL;
6289
6290                         /*
6291                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6292                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6293                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
6294                          * be correct.
6295                          */
6296                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
6297                                 goto simple;
6298                 }
6299
6300                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6301                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6302         } while (cfs_rq);
6303
6304         p = task_of(se);
6305
6306         /*
6307          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6308          * is a different task than we started out with, try and touch the
6309          * least amount of cfs_rqs.
6310          */
6311         if (prev != p) {
6312                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6313
6314                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6315                         int se_depth = se->depth;
6316                         int pse_depth = pse->depth;
6317
6318                         if (se_depth <= pse_depth) {
6319                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6320                                 pse = parent_entity(pse);
6321                         }
6322                         if (se_depth >= pse_depth) {
6323                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6324                                 se = parent_entity(se);
6325                         }
6326                 }
6327
6328                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6329                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6330         }
6331
6332         if (hrtick_enabled(rq))
6333                 hrtick_start_fair(rq, p);
6334
6335         return p;
6336 simple:
6337         cfs_rq = &rq->cfs;
6338 #endif
6339
6340         if (!cfs_rq->nr_running)
6341                 goto idle;
6342
6343         put_prev_task(rq, prev);
6344
6345         do {
6346                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6347                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6348                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6349         } while (cfs_rq);
6350
6351         p = task_of(se);
6352
6353         if (hrtick_enabled(rq))
6354                 hrtick_start_fair(rq, p);
6355
6356         return p;
6357
6358 idle:
6359         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6360
6361         /*
6362          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6363          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6364          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6365          */
6366         if (new_tasks < 0)
6367                 return RETRY_TASK;
6368
6369         if (new_tasks > 0)
6370                 goto again;
6371
6372         return NULL;
6373 }
6374
6375 /*
6376  * Account for a descheduled task:
6377  */
6378 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6379 {
6380         struct sched_entity *se = &prev->se;
6381         struct cfs_rq *cfs_rq;
6382
6383         for_each_sched_entity(se) {
6384                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6385                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6386         }
6387 }
6388
6389 /*
6390  * sched_yield() is very simple
6391  *
6392  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6393  */
6394 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6395 {
6396         struct task_struct *curr = rq->curr;
6397         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6398         struct sched_entity *se = &curr->se;
6399
6400         /*
6401          * Are we the only task in the tree?
6402          */
6403         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6404                 return;
6405
6406         clear_buddies(cfs_rq, se);
6407
6408         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6409                 update_rq_clock(rq);
6410                 /*
6411                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6412                  */
6413                 update_curr(cfs_rq);
6414                 /*
6415                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6416                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6417                  * and double the fastpath cost.
6418                  */
6419                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6420         }
6421
6422         set_skip_buddy(se);
6423 }
6424
6425 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6426 {
6427         struct sched_entity *se = &p->se;
6428
6429         /* throttled hierarchies are not runnable */
6430         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6431                 return false;
6432
6433         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6434         set_next_buddy(se);
6435
6436         yield_task_fair(rq);
6437
6438         return true;
6439 }
6440
6441 #ifdef CONFIG_SMP
6442 /**************************************************
6443  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6444  *
6445  * BASICS
6446  *
6447  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6448  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6449  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6450  *
6451  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6452  *
6453  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6454  * W_i,0 is defined as:
6455  *
6456  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6457  *
6458  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6459  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6460  *
6461  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6462  * weight:
6463  *
6464  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6465  *
6466  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6467  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6468  * can also include other factors [XXX].
6469  *
6470  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6471  * directly from (1):
6472  *
6473  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6474  *
6475  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6476  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6477  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6478  *
6479  * [XXX expand on:
6480  *     - infeasible weights;
6481  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6482  *
6483  *
6484  * SCHED DOMAINS
6485  *
6486  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6487  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6488  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6489  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6490  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6491  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6492  * the groups.
6493  *
6494  * This yields:
6495  *
6496  *     log_2 n     1     n
6497  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6498  *     i = 0      2^i   2^i
6499  *                               `- size of each group
6500  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6501  *         |         `- freq
6502  *         `- sum over all levels
6503  *
6504  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6505  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6506  *
6507  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6508  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6509  *
6510  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6511  *
6512  *             log_2 n
6513  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6514  *             k = 0
6515  *
6516  * And you'll find that:
6517  *
6518  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6519  *
6520  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6521  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6522  * of:
6523  *
6524  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6525  *
6526  *
6527  * WORK CONSERVING
6528  *
6529  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6530  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6531  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6532  *
6533  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6534  * time.
6535  *
6536  * [XXX more?]
6537  *
6538  *
6539  * CGROUPS
6540  *
6541  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6542  *
6543  *                                s_k,i
6544  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6545  *                                 S_k
6546  *
6547  * Where
6548  *
6549  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6550  *
6551  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6552  *
6553  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6554  * property.
6555  *
6556  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6557  *      rewrite all of this once again.]
6558  */
6559
6560 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6561
6562 enum fbq_type { regular, remote, all };
6563
6564 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6565 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6566 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6567 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6568
6569 struct lb_env {
6570         struct sched_domain     *sd;
6571
6572         struct rq               *src_rq;
6573         int                     src_cpu;
6574
6575         int                     dst_cpu;
6576         struct rq               *dst_rq;
6577
6578         struct cpumask          *dst_grpmask;
6579         int                     new_dst_cpu;
6580         enum cpu_idle_type      idle;
6581         long                    imbalance;
6582         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6583         struct cpumask          *cpus;
6584
6585         unsigned int            flags;
6586
6587         unsigned int            loop;
6588         unsigned int            loop_break;
6589         unsigned int            loop_max;
6590
6591         enum fbq_type           fbq_type;
6592         struct list_head        tasks;
6593 };
6594
6595 /*
6596  * Is this task likely cache-hot:
6597  */
6598 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6599 {
6600         s64 delta;
6601
6602         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6603
6604         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6605                 return 0;
6606
6607         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6608                 return 0;
6609
6610         /*
6611          * Buddy candidates are cache hot:
6612          */
6613         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6614                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6615                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6616                 return 1;
6617
6618         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6619                 return 1;
6620         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6621                 return 0;
6622
6623         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6624
6625         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6626 }
6627
6628 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6629 /*
6630  * Returns 1, if task migration degrades locality
6631  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6632  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6633  */
6634 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6635 {
6636         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6637         unsigned long src_faults, dst_faults;
6638         int src_nid, dst_nid;
6639
6640         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6641                 return -1;
6642
6643         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6644                 return -1;
6645
6646         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6647         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6648
6649         if (src_nid == dst_nid)
6650                 return -1;
6651
6652         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6653         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6654                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6655                         return 1;
6656                 else
6657                         return -1;
6658         }
6659
6660         /* Encourage migration to the preferred node. */
6661         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6662                 return 0;
6663
6664         if (numa_group) {
6665                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6666                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6667         } else {
6668                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6669                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6670         }
6671
6672         return dst_faults < src_faults;
6673 }
6674
6675 #else
6676 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6677                                              struct lb_env *env)
6678 {
6679         return -1;
6680 }
6681 #endif
6682
6683 /*
6684  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6685  */
6686 static
6687 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6688 {
6689         int tsk_cache_hot;
6690
6691         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6692
6693         /*
6694          * We do not migrate tasks that are:
6695          * 1) throttled_lb_pair, or
6696          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6697          * 3) running (obviously), or
6698          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6699          */
6700         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6701                 return 0;
6702
6703         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6704                 int cpu;
6705
6706                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6707
6708                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6709
6710                 /*
6711                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6712                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6713                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6714                  *
6715                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6716                  * one in current iteration.
6717                  */
6718                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6719                         return 0;
6720
6721                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6722                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6723                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
6724                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6725                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6726                                 break;
6727                         }
6728                 }
6729
6730                 return 0;
6731         }
6732
6733         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6734         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6735
6736         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6737                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6738                 return 0;
6739         }
6740
6741         /*
6742          * Aggressive migration if:
6743          * 1) destination numa is preferred
6744          * 2) task is cache cold, or
6745          * 3) too many balance attempts have failed.
6746          */
6747         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6748         if (tsk_cache_hot == -1)
6749                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6750
6751         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6752             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6753                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6754                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
6755                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
6756                 }
6757                 return 1;
6758         }
6759
6760         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6761         return 0;
6762 }
6763
6764 /*
6765  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6766  */
6767 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6768 {
6769         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6770
6771         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6772         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6773         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6774 }
6775
6776 /*
6777  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6778  * part of active balancing operations within "domain".
6779  *
6780  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6781  */
6782 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6783 {
6784         struct task_struct *p, *n;
6785
6786         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6787
6788         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6789                 if (!can_migrate_task(p, env))
6790                         continue;
6791
6792                 detach_task(p, env);
6793
6794                 /*
6795                  * Right now, this is only the second place where
6796                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6797                  * so we can safely collect stats here rather than
6798                  * inside detach_tasks().
6799                  */
6800                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
6801                 return p;
6802         }
6803         return NULL;
6804 }
6805
6806 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6807
6808 /*
6809  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6810  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6811  *
6812  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6813  */
6814 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6815 {
6816         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6817         struct task_struct *p;
6818         unsigned long load;
6819         int detached = 0;
6820
6821         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6822
6823         if (env->imbalance <= 0)
6824                 return 0;
6825
6826         while (!list_empty(tasks)) {
6827                 /*
6828                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6829                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6830                  */
6831                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6832                         break;
6833
6834                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6835
6836                 env->loop++;
6837                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6838                 if (env->loop > env->loop_max)
6839                         break;
6840
6841                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6842                 if (env->loop > env->loop_break) {
6843                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6844                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6845                         break;
6846                 }
6847
6848                 if (!can_migrate_task(p, env))
6849                         goto next;
6850
6851                 load = task_h_load(p);
6852
6853                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6854                         goto next;
6855
6856                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6857                         goto next;
6858
6859                 detach_task(p, env);
6860                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6861
6862                 detached++;
6863                 env->imbalance -= load;
6864
6865 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6866                 /*
6867                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6868                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6869                  * the critical section.
6870                  */
6871                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6872                         break;
6873 #endif
6874
6875                 /*
6876                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6877                  * weighted load.
6878                  */
6879                 if (env->imbalance <= 0)
6880                         break;
6881
6882                 continue;
6883 next:
6884                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6885         }
6886
6887         /*
6888          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6889          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6890          * than inside detach_one_task().
6891          */
6892         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
6893
6894         return detached;
6895 }
6896
6897 /*
6898  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6899  */
6900 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6901 {
6902         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6903
6904         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6905         activate_task(rq, p, 0);
6906         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6907         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6908 }
6909
6910 /*
6911  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6912  * its new rq.
6913  */
6914 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6915 {
6916         raw_spin_lock(&rq->lock);
6917         attach_task(rq, p);
6918         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6919 }
6920
6921 /*
6922  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6923  * new rq.
6924  */
6925 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6926 {
6927         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6928         struct task_struct *p;
6929
6930         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6931
6932         while (!list_empty(tasks)) {
6933                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6934                 list_del_init(&p->se.group_node);
6935
6936                 attach_task(env->dst_rq, p);
6937         }
6938
6939         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6940 }
6941
6942 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6943 static void update_blocked_averages(int cpu)
6944 {
6945         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6946         struct cfs_rq *cfs_rq;
6947         unsigned long flags;
6948
6949         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6950         update_rq_clock(rq);
6951
6952         /*
6953          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6954          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6955          */
6956         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6957                 /* throttled entities do not contribute to load */
6958                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6959                         continue;
6960
6961                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6962                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6963
6964                 /* Propagate pending load changes to the parent */
6965                 if (cfs_rq->tg->se[cpu])
6966                         update_load_avg(cfs_rq->tg->se[cpu], 0);
6967         }
6968         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6969 }
6970
6971 /*
6972  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6973  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6974  * group is a fraction of its parents load.
6975  */
6976 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6977 {
6978         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6979         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6980         unsigned long now = jiffies;
6981         unsigned long load;
6982
6983         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6984                 return;
6985
6986         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6987         for_each_sched_entity(se) {
6988                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6989                 cfs_rq->h_load_next = se;
6990                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6991                         break;
6992         }
6993
6994         if (!se) {
6995                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6996                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6997         }
6998
6999         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7000                 load = cfs_rq->h_load;
7001                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7002                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7003                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7004                 cfs_rq->h_load = load;
7005                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7006         }
7007 }
7008
7009 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7010 {
7011         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7012
7013         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7014         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7015                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7016 }
7017 #else
7018 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7019 {
7020         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7021         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7022         unsigned long flags;
7023
7024         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7025         update_rq_clock(rq);
7026         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
7027         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7028 }
7029
7030 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7031 {
7032         return p->se.avg.load_avg;
7033 }
7034 #endif
7035
7036 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7037
7038 enum group_type {
7039         group_other = 0,
7040         group_imbalanced,
7041         group_overloaded,
7042 };
7043
7044 /*
7045  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7046  */
7047 struct sg_lb_stats {
7048         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7049         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7050         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7051         unsigned long load_per_task;
7052         unsigned long group_capacity;
7053         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7054         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7055         unsigned int idle_cpus;
7056         unsigned int group_weight;
7057         enum group_type group_type;
7058         int group_no_capacity;
7059 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7060         unsigned int nr_numa_running;
7061         unsigned int nr_preferred_running;
7062 #endif
7063 };
7064
7065 /*
7066  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7067  *               during load balancing.
7068  */
7069 struct sd_lb_stats {
7070         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7071         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7072         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7073         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7074         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7075
7076         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7077         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7078 };
7079
7080 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7081 {
7082         /*
7083          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7084          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7085          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7086          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7087          */
7088         *sds = (struct sd_lb_stats){
7089                 .busiest = NULL,
7090                 .local = NULL,
7091                 .total_load = 0UL,
7092                 .total_capacity = 0UL,
7093                 .busiest_stat = {
7094                         .avg_load = 0UL,
7095                         .sum_nr_running = 0,
7096                         .group_type = group_other,
7097                 },
7098         };
7099 }
7100
7101 /**
7102  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7103  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7104  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7105  *
7106  * Return: The load index.
7107  */
7108 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7109                                         enum cpu_idle_type idle)
7110 {
7111         int load_idx;
7112
7113         switch (idle) {
7114         case CPU_NOT_IDLE:
7115                 load_idx = sd->busy_idx;
7116                 break;
7117
7118         case CPU_NEWLY_IDLE:
7119                 load_idx = sd->newidle_idx;
7120                 break;
7121         default:
7122                 load_idx = sd->idle_idx;
7123                 break;
7124         }
7125
7126         return load_idx;
7127 }
7128
7129 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7130 {
7131         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7132         u64 total, used, age_stamp, avg;
7133         s64 delta;
7134
7135         /*
7136          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7137          * we read them once before doing sanity checks on them.
7138          */
7139         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7140         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7141         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7142
7143         if (unlikely(delta < 0))
7144                 delta = 0;
7145
7146         total = sched_avg_period() + delta;
7147
7148         used = div_u64(avg, total);
7149
7150         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7151                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7152
7153         return 1;
7154 }
7155
7156 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7157 {
7158         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7159         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7160
7161         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7162
7163         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7164         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7165
7166         if (!capacity)
7167                 capacity = 1;
7168
7169         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7170         sdg->sgc->capacity = capacity;
7171         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7172 }
7173
7174 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7175 {
7176         struct sched_domain *child = sd->child;
7177         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7178         unsigned long capacity, min_capacity;
7179         unsigned long interval;
7180
7181         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7182         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7183         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7184
7185         if (!child) {
7186                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7187                 return;
7188         }
7189
7190         capacity = 0;
7191         min_capacity = ULONG_MAX;
7192
7193         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7194                 /*
7195                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7196                  * span the current group.
7197                  */
7198
7199                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
7200                         struct sched_group_capacity *sgc;
7201                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7202
7203                         /*
7204                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7205                          * gets here before we've attached the domains to the
7206                          * runqueues.
7207                          *
7208                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7209                          * in update_cpu_capacity().
7210                          *
7211                          * This avoids capacity from being 0 and
7212                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7213                          */
7214                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7215                                 capacity += capacity_of(cpu);
7216                         } else {
7217                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7218                                 capacity += sgc->capacity;
7219                         }
7220
7221                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7222                 }
7223         } else  {
7224                 /*
7225                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7226                  * span the current group.
7227                  */
7228
7229                 group = child->groups;
7230                 do {
7231                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7232
7233                         capacity += sgc->capacity;
7234                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7235                         group = group->next;
7236                 } while (group != child->groups);
7237         }
7238
7239         sdg->sgc->capacity = capacity;
7240         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7241 }
7242
7243 /*
7244  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7245  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7246  * Return true is the capacity is reduced
7247  */
7248 static inline int
7249 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7250 {
7251         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7252                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7253 }
7254
7255 /*
7256  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7257  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7258  *
7259  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7260  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7261  * Something like:
7262  *
7263  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7264  *              *     * * *
7265  *
7266  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7267  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7268  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7269  *
7270  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7271  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7272  * moving tasks due to affinity constraints.
7273  *
7274  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7275  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7276  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7277  * to create an effective group imbalance.
7278  *
7279  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7280  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7281  * subtle and fragile situation.
7282  */
7283
7284 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7285 {
7286         return group->sgc->imbalance;
7287 }
7288
7289 /*
7290  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7291  * be used by some tasks.
7292  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7293  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7294  * available capacity for CFS tasks.
7295  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7296  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7297  * capacity in meaningful for the load balancer.
7298  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7299  * any benefit for the load balance.
7300  */
7301 static inline bool
7302 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7303 {
7304         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7305                 return true;
7306
7307         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7308                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7309                 return true;
7310
7311         return false;
7312 }
7313
7314 /*
7315  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7316  *  handle.
7317  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7318  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7319  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7320  *  false.
7321  */
7322 static inline bool
7323 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7324 {
7325         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7326                 return false;
7327
7328         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7329                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7330                 return true;
7331
7332         return false;
7333 }
7334
7335 /*
7336  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7337  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7338  */
7339 static inline bool
7340 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7341 {
7342         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7343                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7344 }
7345
7346 static inline enum
7347 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7348                           struct sg_lb_stats *sgs)
7349 {
7350         if (sgs->group_no_capacity)
7351                 return group_overloaded;
7352
7353         if (sg_imbalanced(group))
7354                 return group_imbalanced;
7355
7356         return group_other;
7357 }
7358
7359 /**
7360  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7361  * @env: The load balancing environment.
7362  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7363  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7364  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7365  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7366  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7367  */
7368 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7369                         struct sched_group *group, int load_idx,
7370                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7371                         bool *overload)
7372 {
7373         unsigned long load;
7374         int i, nr_running;
7375
7376         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7377
7378         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7379                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7380
7381                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7382                 if (local_group)
7383                         load = target_load(i, load_idx);
7384                 else
7385                         load = source_load(i, load_idx);
7386
7387                 sgs->group_load += load;
7388                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7389                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7390
7391                 nr_running = rq->nr_running;
7392                 if (nr_running > 1)
7393                         *overload = true;
7394
7395 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7396                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7397                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7398 #endif
7399                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7400                 /*
7401                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7402                  */
7403                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7404                         sgs->idle_cpus++;
7405         }
7406
7407         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7408         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7409         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7410
7411         if (sgs->sum_nr_running)
7412                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7413
7414         sgs->group_weight = group->group_weight;
7415
7416         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7417         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7418 }
7419
7420 /**
7421  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7422  * @env: The load balancing environment.
7423  * @sds: sched_domain statistics
7424  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7425  * @sgs: sched_group statistics
7426  *
7427  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7428  * busiest group.
7429  *
7430  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7431  * busiest group. %false otherwise.
7432  */
7433 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7434                                    struct sd_lb_stats *sds,
7435                                    struct sched_group *sg,
7436                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7437 {
7438         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7439
7440         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7441                 return true;
7442
7443         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7444                 return false;
7445
7446         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7447                 return false;
7448
7449         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7450                 goto asym_packing;
7451
7452         /*
7453          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7454          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7455          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7456          * power/energy consequences are not considered.
7457          */
7458         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7459             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7460                 return false;
7461
7462 asym_packing:
7463         /* This is the busiest node in its class. */
7464         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7465                 return true;
7466
7467         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
7468         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7469                 return true;
7470         /*
7471          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
7472          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
7473          * of lower priority than ourself as busy.
7474          */
7475         if (sgs->sum_nr_running &&
7476             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
7477                 if (!sds->busiest)
7478                         return true;
7479
7480                 /* Prefer to move from lowest priority cpu's work */
7481                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
7482                                       sg->asym_prefer_cpu))
7483                         return true;
7484         }
7485
7486         return false;
7487 }
7488
7489 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7490 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7491 {
7492         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7493                 return regular;
7494         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7495                 return remote;
7496         return all;
7497 }
7498
7499 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7500 {
7501         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7502                 return regular;
7503         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7504                 return remote;
7505         return all;
7506 }
7507 #else
7508 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7509 {
7510         return all;
7511 }
7512
7513 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7514 {
7515         return regular;
7516 }
7517 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7518
7519 /**
7520  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7521  * @env: The load balancing environment.
7522  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7523  */
7524 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7525 {
7526         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7527         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7528         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7529         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7530         bool overload = false;
7531
7532         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7533                 prefer_sibling = 1;
7534
7535         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7536
7537         do {
7538                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7539                 int local_group;
7540
7541                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7542                 if (local_group) {
7543                         sds->local = sg;
7544                         sgs = &sds->local_stat;
7545
7546                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7547                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7548                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7549                 }
7550
7551                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7552                                                 &overload);
7553
7554                 if (local_group)
7555                         goto next_group;
7556
7557                 /*
7558                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7559                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7560                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7561                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7562                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7563                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7564                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7565                  * the tasks on the system).
7566                  */
7567                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7568                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7569                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7570                         sgs->group_no_capacity = 1;
7571                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7572                 }
7573
7574                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7575                         sds->busiest = sg;
7576                         sds->busiest_stat = *sgs;
7577                 }
7578
7579 next_group:
7580                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7581                 sds->total_load += sgs->group_load;
7582                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7583
7584                 sg = sg->next;
7585         } while (sg != env->sd->groups);
7586
7587         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7588                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7589
7590         if (!env->sd->parent) {
7591                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7592                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7593                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7594         }
7595
7596 }
7597
7598 /**
7599  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7600  *                      sched doman.
7601  *
7602  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7603  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7604  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7605  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7606  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7607  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7608  *
7609  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7610  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7611  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7612  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7613  * number.
7614  *
7615  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7616  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7617  *
7618  * @env: The load balancing environment.
7619  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7620  */
7621 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7622 {
7623         int busiest_cpu;
7624
7625         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7626                 return 0;
7627
7628         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7629                 return 0;
7630
7631         if (!sds->busiest)
7632                 return 0;
7633
7634         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
7635         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
7636                 return 0;
7637
7638         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7639                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7640                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7641
7642         return 1;
7643 }
7644
7645 /**
7646  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7647  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7648  *                      load balancing.
7649  * @env: The load balancing environment.
7650  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7651  */
7652 static inline
7653 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7654 {
7655         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7656         unsigned int imbn = 2;
7657         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7658         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7659
7660         local = &sds->local_stat;
7661         busiest = &sds->busiest_stat;
7662
7663         if (!local->sum_nr_running)
7664                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7665         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7666                 imbn = 1;
7667
7668         scaled_busy_load_per_task =
7669                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7670                 busiest->group_capacity;
7671
7672         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7673             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7674                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7675                 return;
7676         }
7677
7678         /*
7679          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7680          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7681          * moving them.
7682          */
7683
7684         capa_now += busiest->group_capacity *
7685                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7686         capa_now += local->group_capacity *
7687                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7688         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7689
7690         /* Amount of load we'd subtract */
7691         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7692                 capa_move += busiest->group_capacity *
7693                             min(busiest->load_per_task,
7694                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7695         }
7696
7697         /* Amount of load we'd add */
7698         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7699             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7700                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7701                       local->group_capacity;
7702         } else {
7703                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7704                       local->group_capacity;
7705         }
7706         capa_move += local->group_capacity *
7707                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7708         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7709
7710         /* Move if we gain throughput */
7711         if (capa_move > capa_now)
7712                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7713 }
7714
7715 /**
7716  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7717  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7718  * @env: load balance environment
7719  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7720  */
7721 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7722 {
7723         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7724         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7725
7726         local = &sds->local_stat;
7727         busiest = &sds->busiest_stat;
7728
7729         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7730                 /*
7731                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7732                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7733                  */
7734                 busiest->load_per_task =
7735                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7736         }
7737
7738         /*
7739          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7740          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7741          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7742          * skipped when updating the busiest sg:
7743          */
7744         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7745             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7746                 env->imbalance = 0;
7747                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7748         }
7749
7750         /*
7751          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7752          */
7753         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7754             local->group_type   == group_overloaded) {
7755                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7756                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7757                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7758                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
7759                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7760                 } else
7761                         load_above_capacity = ~0UL;
7762         }
7763
7764         /*
7765          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7766          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7767          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7768          * we also don't want to reduce the group load below the group
7769          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7770          */
7771         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7772
7773         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7774         env->imbalance = min(
7775                 max_pull * busiest->group_capacity,
7776                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7777         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7778
7779         /*
7780          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7781          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7782          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7783          * moved
7784          */
7785         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7786                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7787 }
7788
7789 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7790
7791 /**
7792  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7793  * if there is an imbalance.
7794  *
7795  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7796  * to restore balance.
7797  *
7798  * @env: The load balancing environment.
7799  *
7800  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7801  */
7802 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7803 {
7804         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7805         struct sd_lb_stats sds;
7806
7807         init_sd_lb_stats(&sds);
7808
7809         /*
7810          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7811          * this level.
7812          */
7813         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7814         local = &sds.local_stat;
7815         busiest = &sds.busiest_stat;
7816
7817         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7818         if (check_asym_packing(env, &sds))
7819                 return sds.busiest;
7820
7821         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7822         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7823                 goto out_balanced;
7824
7825         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7826                                                 / sds.total_capacity;
7827
7828         /*
7829          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7830          * work because they assume all things are equal, which typically
7831          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7832          */
7833         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7834                 goto force_balance;
7835
7836         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7837         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7838             busiest->group_no_capacity)
7839                 goto force_balance;
7840
7841         /*
7842          * If the local group is busier than the selected busiest group
7843          * don't try and pull any tasks.
7844          */
7845         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7846                 goto out_balanced;
7847
7848         /*
7849          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7850          * average load.
7851          */
7852         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7853                 goto out_balanced;
7854
7855         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7856                 /*
7857                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7858                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7859                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7860                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7861                  * might end up to just move the imbalance on another group
7862                  */
7863                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7864                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7865                         goto out_balanced;
7866         } else {
7867                 /*
7868                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7869                  * imbalance_pct to be conservative.
7870                  */
7871                 if (100 * busiest->avg_load <=
7872                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7873                         goto out_balanced;
7874         }
7875
7876 force_balance:
7877         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7878         calculate_imbalance(env, &sds);
7879         return sds.busiest;
7880
7881 out_balanced:
7882         env->imbalance = 0;
7883         return NULL;
7884 }
7885
7886 /*
7887  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7888  */
7889 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7890                                      struct sched_group *group)
7891 {
7892         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7893         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7894         int i;
7895
7896         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7897                 unsigned long capacity, wl;
7898                 enum fbq_type rt;
7899
7900                 rq = cpu_rq(i);
7901                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7902
7903                 /*
7904                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7905                  *  - regular: there are !numa tasks
7906                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7907                  *  - all:     there is no distinction
7908                  *
7909                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7910                  * ignore those when there's better options.
7911                  *
7912                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7913                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7914                  * queue by moving tasks around inside the node.
7915                  *
7916                  * If we cannot move enough load due to this classification
7917                  * the next pass will adjust the group classification and
7918                  * allow migration of more tasks.
7919                  *
7920                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7921                  */
7922                 if (rt > env->fbq_type)
7923                         continue;
7924
7925                 capacity = capacity_of(i);
7926
7927                 wl = weighted_cpuload(i);
7928
7929                 /*
7930                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7931                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7932                  */
7933
7934                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7935                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7936                         continue;
7937
7938                 /*
7939                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7940                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7941                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7942                  * potentially running at a lower capacity.
7943                  *
7944                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7945                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7946                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7947                  * our previous maximum.
7948                  */
7949                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7950                         busiest_load = wl;
7951                         busiest_capacity = capacity;
7952                         busiest = rq;
7953                 }
7954         }
7955
7956         return busiest;
7957 }
7958
7959 /*
7960  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7961  * so long as it is large enough.
7962  */
7963 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7964
7965 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7966 {
7967         struct sched_domain *sd = env->sd;
7968
7969         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7970
7971                 /*
7972                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7973                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
7974                  * highest priority CPUs.
7975                  */
7976                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
7977                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
7978                         return 1;
7979         }
7980
7981         /*
7982          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7983          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7984          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7985          * available on dst_cpu.
7986          */
7987         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7988             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7989                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7990                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7991                         return 1;
7992         }
7993
7994         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7995 }
7996
7997 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7998
7999 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8000 {
8001         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8002         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
8003         int cpu, balance_cpu = -1;
8004
8005         /*
8006          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8007          * to do the newly idle load balance.
8008          */
8009         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8010                 return 1;
8011
8012         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
8013         sg_mask = sched_group_mask(sg);
8014         /* Try to find first idle cpu */
8015         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
8016                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
8017                         continue;
8018
8019                 balance_cpu = cpu;
8020                 break;
8021         }
8022
8023         if (balance_cpu == -1)
8024                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8025
8026         /*
8027          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8028          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8029          */
8030         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8031 }
8032
8033 /*
8034  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8035  * tasks if there is an imbalance.
8036  */
8037 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8038                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8039                         int *continue_balancing)
8040 {
8041         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8042         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8043         struct sched_group *group;
8044         struct rq *busiest;
8045         unsigned long flags;
8046         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8047
8048         struct lb_env env = {
8049                 .sd             = sd,
8050                 .dst_cpu        = this_cpu,
8051                 .dst_rq         = this_rq,
8052                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
8053                 .idle           = idle,
8054                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8055                 .cpus           = cpus,
8056                 .fbq_type       = all,
8057                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8058         };
8059
8060         /*
8061          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
8062          * other cpus in our group
8063          */
8064         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8065                 env.dst_grpmask = NULL;
8066
8067         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
8068
8069         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8070
8071 redo:
8072         if (!should_we_balance(&env)) {
8073                 *continue_balancing = 0;
8074                 goto out_balanced;
8075         }
8076
8077         group = find_busiest_group(&env);
8078         if (!group) {
8079                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8080                 goto out_balanced;
8081         }
8082
8083         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8084         if (!busiest) {
8085                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8086                 goto out_balanced;
8087         }
8088
8089         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8090
8091         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8092
8093         env.src_cpu = busiest->cpu;
8094         env.src_rq = busiest;
8095
8096         ld_moved = 0;
8097         if (busiest->nr_running > 1) {
8098                 /*
8099                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8100                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8101                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8102                  * correctly treated as an imbalance.
8103                  */
8104                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8105                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8106
8107 more_balance:
8108                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8109                 update_rq_clock(busiest);
8110
8111                 /*
8112                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8113                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8114                  */
8115                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8116
8117                 /*
8118                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8119                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8120                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8121                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8122                  * See task_rq_lock() family for the details.
8123                  */
8124
8125                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
8126
8127                 if (cur_ld_moved) {
8128                         attach_tasks(&env);
8129                         ld_moved += cur_ld_moved;
8130                 }
8131
8132                 local_irq_restore(flags);
8133
8134                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8135                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8136                         goto more_balance;
8137                 }
8138
8139                 /*
8140                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8141                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8142                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8143                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8144                  * sched_group.
8145                  *
8146                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8147                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8148                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8149                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8150                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8151                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8152                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8153                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8154                  * This however should not happen so much in practice and
8155                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8156                  * excess load moved.
8157                  */
8158                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8159
8160                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8161                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8162
8163                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8164                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8165                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8166                         env.loop         = 0;
8167                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8168
8169                         /*
8170                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8171                          * need to continue with same src_cpu.
8172                          */
8173                         goto more_balance;
8174                 }
8175
8176                 /*
8177                  * We failed to reach balance because of affinity.
8178                  */
8179                 if (sd_parent) {
8180                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8181
8182                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8183                                 *group_imbalance = 1;
8184                 }
8185
8186                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8187                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8188                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8189                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
8190                                 env.loop = 0;
8191                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8192                                 goto redo;
8193                         }
8194                         goto out_all_pinned;
8195                 }
8196         }
8197
8198         if (!ld_moved) {
8199                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8200                 /*
8201                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8202                  * We do not want newidle balance, which can be very
8203                  * frequent, pollute the failure counter causing
8204                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8205                  */
8206                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8207                         sd->nr_balance_failed++;
8208
8209                 if (need_active_balance(&env)) {
8210                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8211
8212                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8213                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8214                          * moved to this_cpu
8215                          */
8216                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8217                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8218                                                             flags);
8219                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8220                                 goto out_one_pinned;
8221                         }
8222
8223                         /*
8224                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8225                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8226                          * only after active load balance is finished.
8227                          */
8228                         if (!busiest->active_balance) {
8229                                 busiest->active_balance = 1;
8230                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8231                                 active_balance = 1;
8232                         }
8233                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8234
8235                         if (active_balance) {
8236                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8237                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8238                                         &busiest->active_balance_work);
8239                         }
8240
8241                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8242                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8243                 }
8244         } else
8245                 sd->nr_balance_failed = 0;
8246
8247         if (likely(!active_balance)) {
8248                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8249                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8250         } else {
8251                 /*
8252                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8253                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8254                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8255                  * detach_tasks).
8256                  */
8257                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8258                         sd->balance_interval *= 2;
8259         }
8260
8261         goto out;
8262
8263 out_balanced:
8264         /*
8265          * We reach balance although we may have faced some affinity
8266          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8267          */
8268         if (sd_parent) {
8269                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8270
8271                 if (*group_imbalance)
8272                         *group_imbalance = 0;
8273         }
8274
8275 out_all_pinned:
8276         /*
8277          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8278          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8279          * can try to migrate them.
8280          */
8281         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8282
8283         sd->nr_balance_failed = 0;
8284
8285 out_one_pinned:
8286         /* tune up the balancing interval */
8287         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8288                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8289                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8290                 sd->balance_interval *= 2;
8291
8292         ld_moved = 0;
8293 out:
8294         return ld_moved;
8295 }
8296
8297 static inline unsigned long
8298 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8299 {
8300         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8301
8302         if (cpu_busy)
8303                 interval *= sd->busy_factor;
8304
8305         /* scale ms to jiffies */
8306         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8307         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8308
8309         return interval;
8310 }
8311
8312 static inline void
8313 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8314 {
8315         unsigned long interval, next;
8316
8317         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8318         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8319         next = sd->last_balance + interval;
8320
8321         if (time_after(*next_balance, next))
8322                 *next_balance = next;
8323 }
8324
8325 /*
8326  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8327  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8328  */
8329 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
8330 {
8331         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8332         int this_cpu = this_rq->cpu;
8333         struct sched_domain *sd;
8334         int pulled_task = 0;
8335         u64 curr_cost = 0;
8336
8337         /*
8338          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8339          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8340          */
8341         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8342
8343         /*
8344          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
8345          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
8346          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
8347          * re-start the picking loop.
8348          */
8349         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
8350
8351         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8352             !this_rq->rd->overload) {
8353                 rcu_read_lock();
8354                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8355                 if (sd)
8356                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8357                 rcu_read_unlock();
8358
8359                 goto out;
8360         }
8361
8362         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8363
8364         update_blocked_averages(this_cpu);
8365         rcu_read_lock();
8366         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8367                 int continue_balancing = 1;
8368                 u64 t0, domain_cost;
8369
8370                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8371                         continue;
8372
8373                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8374                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8375                         break;
8376                 }
8377
8378                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8379                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8380
8381                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8382                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8383                                                    &continue_balancing);
8384
8385                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8386                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8387                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8388
8389                         curr_cost += domain_cost;
8390                 }
8391
8392                 update_next_balance(sd, &next_balance);
8393
8394                 /*
8395                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8396                  * now runnable tasks on this rq.
8397                  */
8398                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8399                         break;
8400         }
8401         rcu_read_unlock();
8402
8403         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8404
8405         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8406                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8407
8408         /*
8409          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8410          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8411          * pretend we pulled a task.
8412          */
8413         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8414                 pulled_task = 1;
8415
8416 out:
8417         /* Move the next balance forward */
8418         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8419                 this_rq->next_balance = next_balance;
8420
8421         /* Is there a task of a high priority class? */
8422         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8423                 pulled_task = -1;
8424
8425         if (pulled_task)
8426                 this_rq->idle_stamp = 0;
8427
8428         rq_repin_lock(this_rq, rf);
8429
8430         return pulled_task;
8431 }
8432
8433 /*
8434  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8435  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8436  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8437  * avoids physical / logical imbalances.
8438  */
8439 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8440 {
8441         struct rq *busiest_rq = data;
8442         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8443         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8444         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8445         struct sched_domain *sd;
8446         struct task_struct *p = NULL;
8447
8448         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8449
8450         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8451         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8452                      !busiest_rq->active_balance))
8453                 goto out_unlock;
8454
8455         /* Is there any task to move? */
8456         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8457                 goto out_unlock;
8458
8459         /*
8460          * This condition is "impossible", if it occurs
8461          * we need to fix it. Originally reported by
8462          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8463          */
8464         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8465
8466         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8467         rcu_read_lock();
8468         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8469                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8470                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8471                                 break;
8472         }
8473
8474         if (likely(sd)) {
8475                 struct lb_env env = {
8476                         .sd             = sd,
8477                         .dst_cpu        = target_cpu,
8478                         .dst_rq         = target_rq,
8479                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8480                         .src_rq         = busiest_rq,
8481                         .idle           = CPU_IDLE,
8482                 };
8483
8484                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8485                 update_rq_clock(busiest_rq);
8486
8487                 p = detach_one_task(&env);
8488                 if (p) {
8489                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8490                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8491                         sd->nr_balance_failed = 0;
8492                 } else {
8493                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8494                 }
8495         }
8496         rcu_read_unlock();
8497 out_unlock:
8498         busiest_rq->active_balance = 0;
8499         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8500
8501         if (p)
8502                 attach_one_task(target_rq, p);
8503
8504         local_irq_enable();
8505
8506         return 0;
8507 }
8508
8509 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8510 {
8511         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8512 }
8513
8514 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8515 /*
8516  * idle load balancing details
8517  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8518  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8519  *   load balancing for all the idle CPUs.
8520  */
8521 static struct {
8522         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8523         atomic_t nr_cpus;
8524         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8525 } nohz ____cacheline_aligned;
8526
8527 static inline int find_new_ilb(void)
8528 {
8529         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8530
8531         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8532                 return ilb;
8533
8534         return nr_cpu_ids;
8535 }
8536
8537 /*
8538  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8539  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8540  * CPU (if there is one).
8541  */
8542 static void nohz_balancer_kick(void)
8543 {
8544         int ilb_cpu;
8545
8546         nohz.next_balance++;
8547
8548         ilb_cpu = find_new_ilb();
8549
8550         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8551                 return;
8552
8553         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8554                 return;
8555         /*
8556          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8557          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8558          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8559          * will be run before returning from the IPI.
8560          */
8561         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8562         return;
8563 }
8564
8565 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
8566 {
8567         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8568                 /*
8569                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8570                  */
8571                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8572                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8573                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8574                 }
8575                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8576         }
8577 }
8578
8579 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8580 {
8581         struct sched_domain *sd;
8582         int cpu = smp_processor_id();
8583
8584         rcu_read_lock();
8585         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8586
8587         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8588                 goto unlock;
8589         sd->nohz_idle = 0;
8590
8591         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8592 unlock:
8593         rcu_read_unlock();
8594 }
8595
8596 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8597 {
8598         struct sched_domain *sd;
8599         int cpu = smp_processor_id();
8600
8601         rcu_read_lock();
8602         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8603
8604         if (!sd || sd->nohz_idle)
8605                 goto unlock;
8606         sd->nohz_idle = 1;
8607
8608         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8609 unlock:
8610         rcu_read_unlock();
8611 }
8612
8613 /*
8614  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8615  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8616  */
8617 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8618 {
8619         /*
8620          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8621          */
8622         if (!cpu_active(cpu))
8623                 return;
8624
8625         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8626                 return;
8627
8628         /*
8629          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8630          */
8631         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8632                 return;
8633
8634         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8635         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8636         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8637 }
8638 #endif
8639
8640 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8641
8642 /*
8643  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8644  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8645  */
8646 void update_max_interval(void)
8647 {
8648         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8649 }
8650
8651 /*
8652  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8653  * and initiates a balancing operation if so.
8654  *
8655  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8656  */
8657 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8658 {
8659         int continue_balancing = 1;
8660         int cpu = rq->cpu;
8661         unsigned long interval;
8662         struct sched_domain *sd;
8663         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8664         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8665         int update_next_balance = 0;
8666         int need_serialize, need_decay = 0;
8667         u64 max_cost = 0;
8668
8669         update_blocked_averages(cpu);
8670
8671         rcu_read_lock();
8672         for_each_domain(cpu, sd) {
8673                 /*
8674                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8675                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8676                  */
8677                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8678                         sd->max_newidle_lb_cost =
8679                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8680                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8681                         need_decay = 1;
8682                 }
8683                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8684
8685                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8686                         continue;
8687
8688                 /*
8689                  * Stop the load balance at this level. There is another
8690                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8691                  * actively.
8692                  */
8693                 if (!continue_balancing) {
8694                         if (need_decay)
8695                                 continue;
8696                         break;
8697                 }
8698
8699                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8700
8701                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8702                 if (need_serialize) {
8703                         if (!spin_trylock(&balancing))
8704                                 goto out;
8705                 }
8706
8707                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8708                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8709                                 /*
8710                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8711                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8712                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8713                                  */
8714                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8715                         }
8716                         sd->last_balance = jiffies;
8717                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8718                 }
8719                 if (need_serialize)
8720                         spin_unlock(&balancing);
8721 out:
8722                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8723                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8724                         update_next_balance = 1;
8725                 }
8726         }
8727         if (need_decay) {
8728                 /*
8729                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8730                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8731                  */
8732                 rq->max_idle_balance_cost =
8733                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8734         }
8735         rcu_read_unlock();
8736
8737         /*
8738          * next_balance will be updated only when there is a need.
8739          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8740          * updated.
8741          */
8742         if (likely(update_next_balance)) {
8743                 rq->next_balance = next_balance;
8744
8745 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8746                 /*
8747                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8748                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8749                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8750                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8751                  * balance for itself and we need to update the
8752                  * nohz.next_balance accordingly.
8753                  */
8754                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8755                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8756 #endif
8757         }
8758 }
8759
8760 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8761 /*
8762  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8763  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8764  */
8765 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8766 {
8767         int this_cpu = this_rq->cpu;
8768         struct rq *rq;
8769         int balance_cpu;
8770         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8771         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8772         int update_next_balance = 0;
8773
8774         if (idle != CPU_IDLE ||
8775             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8776                 goto end;
8777
8778         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8779                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8780                         continue;
8781
8782                 /*
8783                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8784                  * work being done for other cpus. Next load
8785                  * balancing owner will pick it up.
8786                  */
8787                 if (need_resched())
8788                         break;
8789
8790                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8791
8792                 /*
8793                  * If time for next balance is due,
8794                  * do the balance.
8795                  */
8796                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8797                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8798                         update_rq_clock(rq);
8799                         cpu_load_update_idle(rq);
8800                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8801                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8802                 }
8803
8804                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8805                         next_balance = rq->next_balance;
8806                         update_next_balance = 1;
8807                 }
8808         }
8809
8810         /*
8811          * next_balance will be updated only when there is a need.
8812          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8813          * updated.
8814          */
8815         if (likely(update_next_balance))
8816                 nohz.next_balance = next_balance;
8817 end:
8818         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8819 }
8820
8821 /*
8822  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8823  * of an idle cpu in the system.
8824  *   - This rq has more than one task.
8825  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8826  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8827  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8828  *     multiple busy cpu.
8829  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8830  *     domain span are idle.
8831  */
8832 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8833 {
8834         unsigned long now = jiffies;
8835         struct sched_domain_shared *sds;
8836         struct sched_domain *sd;
8837         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
8838         bool kick = false;
8839
8840         if (unlikely(rq->idle_balance))
8841                 return false;
8842
8843        /*
8844         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8845         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8846         */
8847         set_cpu_sd_state_busy();
8848         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8849
8850         /*
8851          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8852          * balancing.
8853          */
8854         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8855                 return false;
8856
8857         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8858                 return false;
8859
8860         if (rq->nr_running >= 2)
8861                 return true;
8862
8863         rcu_read_lock();
8864         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
8865         if (sds) {
8866                 /*
8867                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
8868                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
8869                  */
8870                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
8871                 if (nr_busy > 1) {
8872                         kick = true;
8873                         goto unlock;
8874                 }
8875
8876         }
8877
8878         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8879         if (sd) {
8880                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8881                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8882                         kick = true;
8883                         goto unlock;
8884                 }
8885         }
8886
8887         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8888         if (sd) {
8889                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
8890                         if (i == cpu ||
8891                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
8892                                 continue;
8893
8894                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
8895                                 kick = true;
8896                                 goto unlock;
8897                         }
8898                 }
8899         }
8900 unlock:
8901         rcu_read_unlock();
8902         return kick;
8903 }
8904 #else
8905 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8906 #endif
8907
8908 /*
8909  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8910  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8911  */
8912 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8913 {
8914         struct rq *this_rq = this_rq();
8915         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8916                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8917
8918         /*
8919          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8920          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8921          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8922          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8923          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8924          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8925          */
8926         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8927         rebalance_domains(this_rq, idle);
8928 }
8929
8930 /*
8931  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8932  */
8933 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8934 {
8935         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8936         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8937                 return;
8938
8939         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8940                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8941 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8942         if (nohz_kick_needed(rq))
8943                 nohz_balancer_kick();
8944 #endif
8945 }
8946
8947 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8948 {
8949         update_sysctl();
8950
8951         update_runtime_enabled(rq);
8952 }
8953
8954 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8955 {
8956         update_sysctl();
8957
8958         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8959         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8960 }
8961
8962 #endif /* CONFIG_SMP */
8963
8964 /*
8965  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8966  */
8967 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8968 {
8969         struct cfs_rq *cfs_rq;
8970         struct sched_entity *se = &curr->se;
8971
8972         for_each_sched_entity(se) {
8973                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8974                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8975         }
8976
8977         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8978                 task_tick_numa(rq, curr);
8979 }
8980
8981 /*
8982  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8983  *  - child not yet on the tasklist
8984  *  - preemption disabled
8985  */
8986 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8987 {
8988         struct cfs_rq *cfs_rq;
8989         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8990         struct rq *rq = this_rq();
8991
8992         raw_spin_lock(&rq->lock);
8993         update_rq_clock(rq);
8994
8995         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8996         curr = cfs_rq->curr;
8997         if (curr) {
8998                 update_curr(cfs_rq);
8999                 se->vruntime = curr->vruntime;
9000         }
9001         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9002
9003         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9004                 /*
9005                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9006                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9007                  */
9008                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9009                 resched_curr(rq);
9010         }
9011
9012         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9013         raw_spin_unlock(&rq->lock);
9014 }
9015
9016 /*
9017  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9018  * the current task.
9019  */
9020 static void
9021 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9022 {
9023         if (!task_on_rq_queued(p))
9024                 return;
9025
9026         /*
9027          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9028          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9029          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9030          */
9031         if (rq->curr == p) {
9032                 if (p->prio > oldprio)
9033                         resched_curr(rq);
9034         } else
9035                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9036 }
9037
9038 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9039 {
9040         struct sched_entity *se = &p->se;
9041
9042         /*
9043          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9044          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9045          * vruntime.
9046          */
9047         if (p->on_rq)
9048                 return true;
9049
9050         /*
9051          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9052          * But there are some cases where it has already been normalized:
9053          *
9054          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9055          *   wake_up_new_task().
9056          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9057          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9058          */
9059         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9060                 return true;
9061
9062         return false;
9063 }
9064
9065 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9066 /*
9067  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9068  * visible to the root
9069  */
9070 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9071 {
9072         struct cfs_rq *cfs_rq;
9073
9074         /* Start to propagate at parent */
9075         se = se->parent;
9076
9077         for_each_sched_entity(se) {
9078                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9079
9080                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
9081                         break;
9082
9083                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9084         }
9085 }
9086 #else
9087 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9088 #endif
9089
9090 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9091 {
9092         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9093
9094         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9095         update_load_avg(se, 0);
9096         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9097         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9098         propagate_entity_cfs_rq(se);
9099 }
9100
9101 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9102 {
9103         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9104
9105 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9106         /*
9107          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9108          * class maintain depth value), reset depth properly.
9109          */
9110         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9111 #endif
9112
9113         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9114         update_load_avg(se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9115         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9116         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9117         propagate_entity_cfs_rq(se);
9118 }
9119
9120 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9121 {
9122         struct sched_entity *se = &p->se;
9123         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9124
9125         if (!vruntime_normalized(p)) {
9126                 /*
9127                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9128                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9129                  */
9130                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9131                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9132         }
9133
9134         detach_entity_cfs_rq(se);
9135 }
9136
9137 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9138 {
9139         struct sched_entity *se = &p->se;
9140         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9141
9142         attach_entity_cfs_rq(se);
9143
9144         if (!vruntime_normalized(p))
9145                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9146 }
9147
9148 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9149 {
9150         detach_task_cfs_rq(p);
9151 }
9152
9153 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9154 {
9155         attach_task_cfs_rq(p);
9156
9157         if (task_on_rq_queued(p)) {
9158                 /*
9159                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9160                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9161                  * if we can still preempt the current task.
9162                  */
9163                 if (rq->curr == p)
9164                         resched_curr(rq);
9165                 else
9166                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9167         }
9168 }
9169
9170 /* Account for a task changing its policy or group.
9171  *
9172  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9173  * migrates between groups/classes.
9174  */
9175 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9176 {
9177         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9178
9179         for_each_sched_entity(se) {
9180                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9181
9182                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9183                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9184                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9185         }
9186 }
9187
9188 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9189 {
9190         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
9191         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9192 #ifndef CONFIG_64BIT
9193         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9194 #endif
9195 #ifdef CONFIG_SMP
9196 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9197         cfs_rq->propagate_avg = 0;
9198 #endif
9199         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
9200         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
9201 #endif
9202 }
9203
9204 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9205 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
9206 {
9207         struct sched_entity *se = &p->se;
9208
9209         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9210         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9211 }
9212
9213 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9214 {
9215         detach_task_cfs_rq(p);
9216         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9217
9218 #ifdef CONFIG_SMP
9219         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9220         p->se.avg.last_update_time = 0;
9221 #endif
9222         attach_task_cfs_rq(p);
9223 }
9224
9225 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
9226 {
9227         switch (type) {
9228         case TASK_SET_GROUP:
9229                 task_set_group_fair(p);
9230                 break;
9231
9232         case TASK_MOVE_GROUP:
9233                 task_move_group_fair(p);
9234                 break;
9235         }
9236 }
9237
9238 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9239 {
9240         int i;
9241
9242         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9243
9244         for_each_possible_cpu(i) {
9245                 if (tg->cfs_rq)
9246                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9247                 if (tg->se)
9248                         kfree(tg->se[i]);
9249         }
9250
9251         kfree(tg->cfs_rq);
9252         kfree(tg->se);
9253 }
9254
9255 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9256 {
9257         struct sched_entity *se;
9258         struct cfs_rq *cfs_rq;
9259         int i;
9260
9261         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9262         if (!tg->cfs_rq)
9263                 goto err;
9264         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9265         if (!tg->se)
9266                 goto err;
9267
9268         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9269
9270         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9271
9272         for_each_possible_cpu(i) {
9273                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9274                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9275                 if (!cfs_rq)
9276                         goto err;
9277
9278                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9279                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9280                 if (!se)
9281                         goto err_free_rq;
9282
9283                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9284                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9285                 init_entity_runnable_average(se);
9286         }
9287
9288         return 1;
9289
9290 err_free_rq:
9291         kfree(cfs_rq);
9292 err:
9293         return 0;
9294 }
9295
9296 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9297 {
9298         struct sched_entity *se;
9299         struct rq *rq;
9300         int i;
9301
9302         for_each_possible_cpu(i) {
9303                 rq = cpu_rq(i);
9304                 se = tg->se[i];
9305
9306                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9307                 update_rq_clock(rq);
9308                 attach_entity_cfs_rq(se);
9309                 sync_throttle(tg, i);
9310                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9311         }
9312 }
9313
9314 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9315 {
9316         unsigned long flags;
9317         struct rq *rq;
9318         int cpu;
9319
9320         for_each_possible_cpu(cpu) {
9321                 if (tg->se[cpu])
9322                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
9323
9324                 /*
9325                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9326                  * check on_list without danger of it being re-added.
9327                  */
9328                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9329                         continue;
9330
9331                 rq = cpu_rq(cpu);
9332
9333                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9334                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9335                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9336         }
9337 }
9338
9339 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9340                         struct sched_entity *se, int cpu,
9341                         struct sched_entity *parent)
9342 {
9343         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9344
9345         cfs_rq->tg = tg;
9346         cfs_rq->rq = rq;
9347         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9348
9349         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9350         tg->se[cpu] = se;
9351
9352         /* se could be NULL for root_task_group */
9353         if (!se)
9354                 return;
9355
9356         if (!parent) {
9357                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9358                 se->depth = 0;
9359         } else {
9360                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9361                 se->depth = parent->depth + 1;
9362         }
9363
9364         se->my_q = cfs_rq;
9365         /* guarantee group entities always have weight */
9366         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9367         se->parent = parent;
9368 }
9369
9370 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9371
9372 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9373 {
9374         int i;
9375         unsigned long flags;
9376
9377         /*
9378          * We can't change the weight of the root cgroup.
9379          */
9380         if (!tg->se[0])
9381                 return -EINVAL;
9382
9383         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9384
9385         mutex_lock(&shares_mutex);
9386         if (tg->shares == shares)
9387                 goto done;
9388
9389         tg->shares = shares;
9390         for_each_possible_cpu(i) {
9391                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9392                 struct sched_entity *se;
9393
9394                 se = tg->se[i];
9395                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9396                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9397
9398                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9399                 update_rq_clock(rq);
9400                 for_each_sched_entity(se) {
9401                         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9402                         update_cfs_shares(se);
9403                 }
9404                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9405         }
9406
9407 done:
9408         mutex_unlock(&shares_mutex);
9409         return 0;
9410 }
9411 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9412
9413 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9414
9415 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9416 {
9417         return 1;
9418 }
9419
9420 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9421
9422 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9423
9424 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9425
9426
9427 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9428 {
9429         struct sched_entity *se = &task->se;
9430         unsigned int rr_interval = 0;
9431
9432         /*
9433          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9434          * idle runqueue:
9435          */
9436         if (rq->cfs.load.weight)
9437                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9438
9439         return rr_interval;
9440 }
9441
9442 /*
9443  * All the scheduling class methods:
9444  */
9445 const struct sched_class fair_sched_class = {
9446         .next                   = &idle_sched_class,
9447         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9448         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9449         .yield_task             = yield_task_fair,
9450         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9451
9452         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9453
9454         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9455         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9456
9457 #ifdef CONFIG_SMP
9458         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9459         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9460
9461         .rq_online              = rq_online_fair,
9462         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9463
9464         .task_dead              = task_dead_fair,
9465         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9466 #endif
9467
9468         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9469         .task_tick              = task_tick_fair,
9470         .task_fork              = task_fork_fair,
9471
9472         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9473         .switched_from          = switched_from_fair,
9474         .switched_to            = switched_to_fair,
9475
9476         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9477
9478         .update_curr            = update_curr_fair,
9479
9480 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9481         .task_change_group      = task_change_group_fair,
9482 #endif
9483 };
9484
9485 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9486 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9487 {
9488         struct cfs_rq *cfs_rq;
9489
9490         rcu_read_lock();
9491         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9492                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9493         rcu_read_unlock();
9494 }
9495
9496 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9497 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9498 {
9499         int node;
9500         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9501
9502         for_each_online_node(node) {
9503                 if (p->numa_faults) {
9504                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9505                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9506                 }
9507                 if (p->numa_group) {
9508                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9509                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9510                 }
9511                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9512         }
9513 }
9514 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9515 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9516
9517 __init void init_sched_fair_class(void)
9518 {
9519 #ifdef CONFIG_SMP
9520         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9521
9522 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9523         nohz.next_balance = jiffies;
9524         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9525 #endif
9526 #endif /* SMP */
9527
9528 }