]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - kernel/sched/fair.c
sched: Optimize freq invariant accounting
[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 <pzijlstr@redhat.com>
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
287                                        int force_update);
288
289 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
290 {
291         if (!cfs_rq->on_list) {
292                 /*
293                  * Ensure we either appear before our parent (if already
294                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
295                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
296                  * reduces this to two cases.
297                  */
298                 if (cfs_rq->tg->parent &&
299                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
300                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 } else {
303                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
304                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
305                 }
306
307                 cfs_rq->on_list = 1;
308                 /* We should have no load, but we need to update last_decay. */
309                 update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 0);
310         }
311 }
312
313 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
314 {
315         if (cfs_rq->on_list) {
316                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
317                 cfs_rq->on_list = 0;
318         }
319 }
320
321 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
322 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
323         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
324
325 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
326 static inline struct cfs_rq *
327 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
328 {
329         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
330                 return se->cfs_rq;
331
332         return NULL;
333 }
334
335 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
336 {
337         return se->parent;
338 }
339
340 static void
341 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
342 {
343         int se_depth, pse_depth;
344
345         /*
346          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
347          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
348          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
349          * parent.
350          */
351
352         /* First walk up until both entities are at same depth */
353         se_depth = (*se)->depth;
354         pse_depth = (*pse)->depth;
355
356         while (se_depth > pse_depth) {
357                 se_depth--;
358                 *se = parent_entity(*se);
359         }
360
361         while (pse_depth > se_depth) {
362                 pse_depth--;
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365
366         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
367                 *se = parent_entity(*se);
368                 *pse = parent_entity(*pse);
369         }
370 }
371
372 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
373
374 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
375 {
376         return container_of(se, struct task_struct, se);
377 }
378
379 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
380 {
381         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
382 }
383
384 #define entity_is_task(se)      1
385
386 #define for_each_sched_entity(se) \
387                 for (; se; se = NULL)
388
389 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
390 {
391         return &task_rq(p)->cfs;
392 }
393
394 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
395 {
396         struct task_struct *p = task_of(se);
397         struct rq *rq = task_rq(p);
398
399         return &rq->cfs;
400 }
401
402 /* runqueue "owned" by this group */
403 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
404 {
405         return NULL;
406 }
407
408 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
409 {
410 }
411
412 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
413 {
414 }
415
416 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
417                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
418
419 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
420 {
421         return NULL;
422 }
423
424 static inline void
425 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
426 {
427 }
428
429 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
430
431 static __always_inline
432 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
433
434 /**************************************************************
435  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
436  */
437
438 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
439 {
440         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
441         if (delta > 0)
442                 max_vruntime = vruntime;
443
444         return max_vruntime;
445 }
446
447 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
448 {
449         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
450         if (delta < 0)
451                 min_vruntime = vruntime;
452
453         return min_vruntime;
454 }
455
456 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
457                                 struct sched_entity *b)
458 {
459         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
460 }
461
462 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
463 {
464         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
465
466         if (cfs_rq->curr)
467                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
468
469         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
470                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
471                                                    struct sched_entity,
472                                                    run_node);
473
474                 if (!cfs_rq->curr)
475                         vruntime = se->vruntime;
476                 else
477                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
478         }
479
480         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
481         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
482 #ifndef CONFIG_64BIT
483         smp_wmb();
484         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
485 #endif
486 }
487
488 /*
489  * Enqueue an entity into the rb-tree:
490  */
491 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
492 {
493         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
494         struct rb_node *parent = NULL;
495         struct sched_entity *entry;
496         int leftmost = 1;
497
498         /*
499          * Find the right place in the rbtree:
500          */
501         while (*link) {
502                 parent = *link;
503                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
504                 /*
505                  * We dont care about collisions. Nodes with
506                  * the same key stay together.
507                  */
508                 if (entity_before(se, entry)) {
509                         link = &parent->rb_left;
510                 } else {
511                         link = &parent->rb_right;
512                         leftmost = 0;
513                 }
514         }
515
516         /*
517          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
518          * used):
519          */
520         if (leftmost)
521                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
522
523         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
524         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
525 }
526
527 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
528 {
529         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
530                 struct rb_node *next_node;
531
532                 next_node = rb_next(&se->run_node);
533                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
534         }
535
536         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
537 }
538
539 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
540 {
541         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
542
543         if (!left)
544                 return NULL;
545
546         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
547 }
548
549 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
550 {
551         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
552
553         if (!next)
554                 return NULL;
555
556         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
557 }
558
559 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
560 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
561 {
562         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
563
564         if (!last)
565                 return NULL;
566
567         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
568 }
569
570 /**************************************************************
571  * Scheduling class statistics methods:
572  */
573
574 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
575                 void __user *buffer, size_t *lenp,
576                 loff_t *ppos)
577 {
578         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
579         int factor = get_update_sysctl_factor();
580
581         if (ret || !write)
582                 return ret;
583
584         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
585                                         sysctl_sched_min_granularity);
586
587 #define WRT_SYSCTL(name) \
588         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
589         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
590         WRT_SYSCTL(sched_latency);
591         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
592 #undef WRT_SYSCTL
593
594         return 0;
595 }
596 #endif
597
598 /*
599  * delta /= w
600  */
601 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
602 {
603         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
604                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
605
606         return delta;
607 }
608
609 /*
610  * The idea is to set a period in which each task runs once.
611  *
612  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
613  * this period because otherwise the slices get too small.
614  *
615  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
616  */
617 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
618 {
619         u64 period = sysctl_sched_latency;
620         unsigned long nr_latency = sched_nr_latency;
621
622         if (unlikely(nr_running > nr_latency)) {
623                 period = sysctl_sched_min_granularity;
624                 period *= nr_running;
625         }
626
627         return period;
628 }
629
630 /*
631  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
632  * proportional to the weight.
633  *
634  * s = p*P[w/rw]
635  */
636 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
637 {
638         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
639
640         for_each_sched_entity(se) {
641                 struct load_weight *load;
642                 struct load_weight lw;
643
644                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
645                 load = &cfs_rq->load;
646
647                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
648                         lw = cfs_rq->load;
649
650                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
651                         load = &lw;
652                 }
653                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
654         }
655         return slice;
656 }
657
658 /*
659  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
660  *
661  * vs = s/w
662  */
663 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
664 {
665         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
666 }
667
668 #ifdef CONFIG_SMP
669 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
670 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
671
672 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se);
673 static inline void __update_task_entity_utilization(struct sched_entity *se);
674
675 /* Give new task start runnable values to heavy its load in infant time */
676 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
677 {
678         u32 slice;
679
680         slice = sched_slice(task_cfs_rq(p), &p->se) >> 10;
681         p->se.avg.runnable_avg_sum = p->se.avg.running_avg_sum = slice;
682         p->se.avg.avg_period = slice;
683         __update_task_entity_contrib(&p->se);
684         __update_task_entity_utilization(&p->se);
685 }
686 #else
687 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
688 {
689 }
690 #endif
691
692 /*
693  * Update the current task's runtime statistics.
694  */
695 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
696 {
697         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
698         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
699         u64 delta_exec;
700
701         if (unlikely(!curr))
702                 return;
703
704         delta_exec = now - curr->exec_start;
705         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
706                 return;
707
708         curr->exec_start = now;
709
710         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
711                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
712
713         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
714         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
715
716         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
717         update_min_vruntime(cfs_rq);
718
719         if (entity_is_task(curr)) {
720                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
721
722                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
723                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
724                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
725         }
726
727         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
728 }
729
730 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
731 {
732         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
733 }
734
735 static inline void
736 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
737 {
738         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
739 }
740
741 /*
742  * Task is being enqueued - update stats:
743  */
744 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
745 {
746         /*
747          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
748          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
749          */
750         if (se != cfs_rq->curr)
751                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
752 }
753
754 static void
755 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
756 {
757         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
758                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
759         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
760         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
761                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
762 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
763         if (entity_is_task(se)) {
764                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
765                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
766         }
767 #endif
768         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
769 }
770
771 static inline void
772 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
773 {
774         /*
775          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
776          * waiting task:
777          */
778         if (se != cfs_rq->curr)
779                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
780 }
781
782 /*
783  * We are picking a new current task - update its stats:
784  */
785 static inline void
786 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
787 {
788         /*
789          * We are starting a new run period:
790          */
791         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
792 }
793
794 /**************************************************
795  * Scheduling class queueing methods:
796  */
797
798 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
799 /*
800  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
801  * calculated based on the tasks virtual memory size and
802  * numa_balancing_scan_size.
803  */
804 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
805 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
806
807 /* Portion of address space to scan in MB */
808 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
809
810 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
811 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
812
813 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
814 {
815         unsigned long rss = 0;
816         unsigned long nr_scan_pages;
817
818         /*
819          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
820          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
821          * on resident pages
822          */
823         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
824         rss = get_mm_rss(p->mm);
825         if (!rss)
826                 rss = nr_scan_pages;
827
828         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
829         return rss / nr_scan_pages;
830 }
831
832 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
833 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
834
835 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
836 {
837         unsigned int scan_size = ACCESS_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
838         unsigned int scan, floor;
839         unsigned int windows = 1;
840
841         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
842                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
843         floor = 1000 / windows;
844
845         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
846         return max_t(unsigned int, floor, scan);
847 }
848
849 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
850 {
851         unsigned int smin = task_scan_min(p);
852         unsigned int smax;
853
854         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
855         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
856         return max(smin, smax);
857 }
858
859 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
860 {
861         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
862         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
863 }
864
865 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
866 {
867         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
868         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
869 }
870
871 struct numa_group {
872         atomic_t refcount;
873
874         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
875         int nr_tasks;
876         pid_t gid;
877
878         struct rcu_head rcu;
879         nodemask_t active_nodes;
880         unsigned long total_faults;
881         /*
882          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
883          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
884          * more by CPU use than by memory faults.
885          */
886         unsigned long *faults_cpu;
887         unsigned long faults[0];
888 };
889
890 /* Shared or private faults. */
891 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
892
893 /* Memory and CPU locality */
894 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
895
896 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
897 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
898
899 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
900 {
901         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
902 }
903
904 /*
905  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
906  * occupy the first half of the array. The second half of the
907  * array is for current counters, which are averaged into the
908  * first set by task_numa_placement.
909  */
910 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
911 {
912         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
913 }
914
915 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
916 {
917         if (!p->numa_faults)
918                 return 0;
919
920         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
921                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
922 }
923
924 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
925 {
926         if (!p->numa_group)
927                 return 0;
928
929         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
930                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
931 }
932
933 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
934 {
935         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
936                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
937 }
938
939 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
940 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
941                                         int maxdist, bool task)
942 {
943         unsigned long score = 0;
944         int node;
945
946         /*
947          * All nodes are directly connected, and the same distance
948          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
949          */
950         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
951                 return 0;
952
953         /*
954          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
955          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
956          */
957         for_each_online_node(node) {
958                 unsigned long faults;
959                 int dist = node_distance(nid, node);
960
961                 /*
962                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
963                  * for placement; nid was already counted.
964                  */
965                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
966                         continue;
967
968                 /*
969                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
970                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
971                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
972                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
973                  * of each group. Skip other nodes.
974                  */
975                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
976                                         dist > maxdist)
977                         continue;
978
979                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
980                 if (task)
981                         faults = task_faults(p, node);
982                 else
983                         faults = group_faults(p, node);
984
985                 /*
986                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
987                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
988                  * directly connected bounce traffic through intermediate
989                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
990                  * The further away a node is, the less the faults count.
991                  * This seems to result in good task placement.
992                  */
993                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
994                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
995                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
996                 }
997
998                 score += faults;
999         }
1000
1001         return score;
1002 }
1003
1004 /*
1005  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1006  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1007  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1008  * evenly spread out between numa nodes.
1009  */
1010 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1011                                         int dist)
1012 {
1013         unsigned long faults, total_faults;
1014
1015         if (!p->numa_faults)
1016                 return 0;
1017
1018         total_faults = p->total_numa_faults;
1019
1020         if (!total_faults)
1021                 return 0;
1022
1023         faults = task_faults(p, nid);
1024         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1025
1026         return 1000 * faults / total_faults;
1027 }
1028
1029 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1030                                          int dist)
1031 {
1032         unsigned long faults, total_faults;
1033
1034         if (!p->numa_group)
1035                 return 0;
1036
1037         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1038
1039         if (!total_faults)
1040                 return 0;
1041
1042         faults = group_faults(p, nid);
1043         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1044
1045         return 1000 * faults / total_faults;
1046 }
1047
1048 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1049                                 int src_nid, int dst_cpu)
1050 {
1051         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1052         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1053         int last_cpupid, this_cpupid;
1054
1055         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1056
1057         /*
1058          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1059          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1060          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1061          *
1062          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1063          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1064          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1065          *
1066          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1067          * same result twice in a row, given these samples are fully
1068          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1069          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1070          *
1071          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1072          * act on an unlikely task<->page relation.
1073          */
1074         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1075         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1076                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1077                 return false;
1078
1079         /* Always allow migrate on private faults */
1080         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1081                 return true;
1082
1083         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1084         if (!ng)
1085                 return true;
1086
1087         /*
1088          * Do not migrate if the destination is not a node that
1089          * is actively used by this numa group.
1090          */
1091         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1092                 return false;
1093
1094         /*
1095          * Source is a node that is not actively used by this
1096          * numa group, while the destination is. Migrate.
1097          */
1098         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1099                 return true;
1100
1101         /*
1102          * Both source and destination are nodes in active
1103          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1104          * by migrating from more heavily used groups, to less
1105          * heavily used ones, spreading the load around.
1106          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1107          */
1108         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1109 }
1110
1111 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1112 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1113 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1114 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1115 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1116
1117 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1118 struct numa_stats {
1119         unsigned long nr_running;
1120         unsigned long load;
1121
1122         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1123         unsigned long compute_capacity;
1124
1125         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1126         unsigned long task_capacity;
1127         int has_free_capacity;
1128 };
1129
1130 /*
1131  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1132  */
1133 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1134 {
1135         int smt, cpu, cpus = 0;
1136         unsigned long capacity;
1137
1138         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1139         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1140                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1141
1142                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1143                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1144                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1145
1146                 cpus++;
1147         }
1148
1149         /*
1150          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1151          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1152          * not find this node attractive.
1153          *
1154          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1155          * imbalance and bail there.
1156          */
1157         if (!cpus)
1158                 return;
1159
1160         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1161         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1162         capacity = cpus / smt; /* cores */
1163
1164         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1165                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1166         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1167 }
1168
1169 struct task_numa_env {
1170         struct task_struct *p;
1171
1172         int src_cpu, src_nid;
1173         int dst_cpu, dst_nid;
1174
1175         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1176
1177         int imbalance_pct;
1178         int dist;
1179
1180         struct task_struct *best_task;
1181         long best_imp;
1182         int best_cpu;
1183 };
1184
1185 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1186                              struct task_struct *p, long imp)
1187 {
1188         if (env->best_task)
1189                 put_task_struct(env->best_task);
1190         if (p)
1191                 get_task_struct(p);
1192
1193         env->best_task = p;
1194         env->best_imp = imp;
1195         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1196 }
1197
1198 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1199                                 struct task_numa_env *env)
1200 {
1201         long src_capacity, dst_capacity;
1202         long orig_src_load;
1203         long load_a, load_b;
1204         long moved_load;
1205         long imb;
1206
1207         /*
1208          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1209          *
1210          * src_load        dst_load
1211          * ------------ vs ---------
1212          * src_capacity    dst_capacity
1213          */
1214         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1215         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1216
1217         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1218         load_a = dst_load;
1219         load_b = src_load;
1220         if (load_a < load_b)
1221                 swap(load_a, load_b);
1222
1223         /* Is the difference below the threshold? */
1224         imb = load_a * src_capacity * 100 -
1225                 load_b * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1226         if (imb <= 0)
1227                 return false;
1228
1229         /*
1230          * The imbalance is above the allowed threshold.
1231          * Allow a move that brings us closer to a balanced situation,
1232          * without moving things past the point of balance.
1233          */
1234         orig_src_load = env->src_stats.load;
1235
1236         /*
1237          * In a task swap, there will be one load moving from src to dst,
1238          * and another moving back. This is the net sum of both moves.
1239          * A simple task move will always have a positive value.
1240          * Allow the move if it brings the system closer to a balanced
1241          * situation, without crossing over the balance point.
1242          */
1243         moved_load = orig_src_load - src_load;
1244
1245         if (moved_load > 0)
1246                 /* Moving src -> dst. Did we overshoot balance? */
1247                 return src_load * dst_capacity < dst_load * src_capacity;
1248         else
1249                 /* Moving dst -> src. Did we overshoot balance? */
1250                 return dst_load * src_capacity < src_load * dst_capacity;
1251 }
1252
1253 /*
1254  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1255  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1256  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1257  * be exchanged with the source task
1258  */
1259 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1260                               long taskimp, long groupimp)
1261 {
1262         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1263         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1264         struct task_struct *cur;
1265         long src_load, dst_load;
1266         long load;
1267         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1268         long moveimp = imp;
1269         int dist = env->dist;
1270
1271         rcu_read_lock();
1272
1273         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1274         cur = dst_rq->curr;
1275         /*
1276          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1277          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1278          * is safe under RCU read lock.
1279          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1280          * put_task_struct() after the last schedule().
1281          */
1282         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1283                 cur = NULL;
1284         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1285
1286         /*
1287          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1288          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1289          */
1290         if (cur == env->p)
1291                 goto unlock;
1292
1293         /*
1294          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1295          * source and destination node. Calculate the total differential for
1296          * the source task and potential destination task. The more negative
1297          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1298          * be incurred if the tasks were swapped.
1299          */
1300         if (cur) {
1301                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1302                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1303                         goto unlock;
1304
1305                 /*
1306                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1307                  * in any group then look only at task weights.
1308                  */
1309                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1310                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1311                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1312                         /*
1313                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1314                          * tasks within a group over tiny differences.
1315                          */
1316                         if (cur->numa_group)
1317                                 imp -= imp/16;
1318                 } else {
1319                         /*
1320                          * Compare the group weights. If a task is all by
1321                          * itself (not part of a group), use the task weight
1322                          * instead.
1323                          */
1324                         if (cur->numa_group)
1325                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1326                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1327                         else
1328                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1329                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1330                 }
1331         }
1332
1333         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1334                 goto unlock;
1335
1336         if (!cur) {
1337                 /* Is there capacity at our destination? */
1338                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1339                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1340                         goto unlock;
1341
1342                 goto balance;
1343         }
1344
1345         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1346         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1347                         dst_rq->nr_running == 1)
1348                 goto assign;
1349
1350         /*
1351          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1352          */
1353 balance:
1354         load = task_h_load(env->p);
1355         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1356         src_load = env->src_stats.load - load;
1357
1358         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1359                 /*
1360                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1361                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1362                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1363                  * so an actually idle CPU will win.
1364                  */
1365                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1366                         imp = moveimp - 1;
1367                         cur = NULL;
1368                         goto assign;
1369                 }
1370         }
1371
1372         if (imp <= env->best_imp)
1373                 goto unlock;
1374
1375         if (cur) {
1376                 load = task_h_load(cur);
1377                 dst_load -= load;
1378                 src_load += load;
1379         }
1380
1381         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1382                 goto unlock;
1383
1384         /*
1385          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1386          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1387          */
1388         if (!cur)
1389                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1390
1391 assign:
1392         task_numa_assign(env, cur, imp);
1393 unlock:
1394         rcu_read_unlock();
1395 }
1396
1397 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1398                                 long taskimp, long groupimp)
1399 {
1400         int cpu;
1401
1402         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1403                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1404                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1405                         continue;
1406
1407                 env->dst_cpu = cpu;
1408                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1409         }
1410 }
1411
1412 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1413 {
1414         struct task_numa_env env = {
1415                 .p = p,
1416
1417                 .src_cpu = task_cpu(p),
1418                 .src_nid = task_node(p),
1419
1420                 .imbalance_pct = 112,
1421
1422                 .best_task = NULL,
1423                 .best_imp = 0,
1424                 .best_cpu = -1
1425         };
1426         struct sched_domain *sd;
1427         unsigned long taskweight, groupweight;
1428         int nid, ret, dist;
1429         long taskimp, groupimp;
1430
1431         /*
1432          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1433          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1434          *
1435          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1436          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1437          * to satisfy here.
1438          */
1439         rcu_read_lock();
1440         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1441         if (sd)
1442                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1443         rcu_read_unlock();
1444
1445         /*
1446          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1447          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1448          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1449          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1450          */
1451         if (unlikely(!sd)) {
1452                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1453                 return -EINVAL;
1454         }
1455
1456         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1457         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1458         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1459         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1460         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1461         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1462         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1463         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1464
1465         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1466         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1467
1468         /*
1469          * Look at other nodes in these cases:
1470          * - there is no space available on the preferred_nid
1471          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1472          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1473          *   we need to check other locations.
1474          */
1475         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1476                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1477                 for_each_online_node(nid) {
1478                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1479                                 continue;
1480
1481                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1482                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1483                                                 dist != env.dist) {
1484                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1485                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1486                         }
1487
1488                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1489                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1490                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1491                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1492                                 continue;
1493
1494                         env.dist = dist;
1495                         env.dst_nid = nid;
1496                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1497                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1498                 }
1499         }
1500
1501         /*
1502          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1503          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1504          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1505          * settle down.
1506          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1507          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1508          */
1509         if (p->numa_group) {
1510                 if (env.best_cpu == -1)
1511                         nid = env.src_nid;
1512                 else
1513                         nid = env.dst_nid;
1514
1515                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1516                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1517         }
1518
1519         /* No better CPU than the current one was found. */
1520         if (env.best_cpu == -1)
1521                 return -EAGAIN;
1522
1523         /*
1524          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1525          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1526          */
1527         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1528
1529         if (env.best_task == NULL) {
1530                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1531                 if (ret != 0)
1532                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1533                 return ret;
1534         }
1535
1536         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1537         if (ret != 0)
1538                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1539         put_task_struct(env.best_task);
1540         return ret;
1541 }
1542
1543 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1544 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1545 {
1546         unsigned long interval = HZ;
1547
1548         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1549         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1550                 return;
1551
1552         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1553         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1554         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1555
1556         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1557         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1558                 return;
1559
1560         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1561         task_numa_migrate(p);
1562 }
1563
1564 /*
1565  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1566  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1567  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1568  * located.
1569  *
1570  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1571  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1572  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1573  * only removed when they drop below 3/16.
1574  */
1575 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1576 {
1577         unsigned long faults, max_faults = 0;
1578         int nid;
1579
1580         for_each_online_node(nid) {
1581                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1582                 if (faults > max_faults)
1583                         max_faults = faults;
1584         }
1585
1586         for_each_online_node(nid) {
1587                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1588                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1589                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1590                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1591                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1592                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1593         }
1594 }
1595
1596 /*
1597  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1598  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1599  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1600  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1601  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1602  */
1603 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1604 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1605
1606 /*
1607  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1608  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1609  * the page accesses are shared with other processes.
1610  * Otherwise, decrease the scan period.
1611  */
1612 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1613                         unsigned long shared, unsigned long private)
1614 {
1615         unsigned int period_slot;
1616         int ratio;
1617         int diff;
1618
1619         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1620         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1621
1622         /*
1623          * If there were no record hinting faults then either the task is
1624          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1625          * to automatic numa balancing. Scan slower
1626          */
1627         if (local + shared == 0) {
1628                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1629                         p->numa_scan_period << 1);
1630
1631                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1632                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1633
1634                 return;
1635         }
1636
1637         /*
1638          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1639          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1640          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1641          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1642          */
1643         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1644         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1645         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1646                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1647                 if (!slot)
1648                         slot = 1;
1649                 diff = slot * period_slot;
1650         } else {
1651                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1652
1653                 /*
1654                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1655                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1656                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1657                  * speaking the intent is that there is little point
1658                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1659                  * simply bounce migrations uselessly
1660                  */
1661                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1662                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1663         }
1664
1665         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1666                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1667         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1668 }
1669
1670 /*
1671  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1672  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1673  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1674  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1675  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1676  */
1677 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1678 {
1679         u64 runtime, delta, now;
1680         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1681         now = p->se.exec_start;
1682         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1683
1684         if (p->last_task_numa_placement) {
1685                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1686                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1687         } else {
1688                 delta = p->se.avg.runnable_avg_sum;
1689                 *period = p->se.avg.avg_period;
1690         }
1691
1692         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1693         p->last_task_numa_placement = now;
1694
1695         return delta;
1696 }
1697
1698 /*
1699  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1700  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1701  * otherwise workloads might not converge.
1702  */
1703 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1704 {
1705         nodemask_t nodes;
1706         int dist;
1707
1708         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1709         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1710                 return nid;
1711
1712         /*
1713          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1714          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1715          * both the node itself, and on nearby nodes.
1716          */
1717         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1718                 unsigned long score, max_score = 0;
1719                 int node, max_node = nid;
1720
1721                 dist = sched_max_numa_distance;
1722
1723                 for_each_online_node(node) {
1724                         score = group_weight(p, node, dist);
1725                         if (score > max_score) {
1726                                 max_score = score;
1727                                 max_node = node;
1728                         }
1729                 }
1730                 return max_node;
1731         }
1732
1733         /*
1734          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1735          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1736          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1737          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1738          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1739          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1740          * keep the complexity of the search down.
1741          */
1742         nodes = node_online_map;
1743         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1744                 unsigned long max_faults = 0;
1745                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1746                 int a, b;
1747
1748                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1749                 if (!find_numa_distance(dist))
1750                         continue;
1751
1752                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1753                         unsigned long faults = 0;
1754                         nodemask_t this_group;
1755                         nodes_clear(this_group);
1756
1757                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1758                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1759                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1760                                         faults += group_faults(p, b);
1761                                         node_set(b, this_group);
1762                                         node_clear(b, nodes);
1763                                 }
1764                         }
1765
1766                         /* Remember the top group. */
1767                         if (faults > max_faults) {
1768                                 max_faults = faults;
1769                                 max_group = this_group;
1770                                 /*
1771                                  * subtle: at the smallest distance there is
1772                                  * just one node left in each "group", the
1773                                  * winner is the preferred nid.
1774                                  */
1775                                 nid = a;
1776                         }
1777                 }
1778                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1779                 if (!max_faults)
1780                         break;
1781                 nodes = max_group;
1782         }
1783         return nid;
1784 }
1785
1786 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1787 {
1788         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1789         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1790         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1791         unsigned long total_faults;
1792         u64 runtime, period;
1793         spinlock_t *group_lock = NULL;
1794
1795         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1796         if (p->numa_scan_seq == seq)
1797                 return;
1798         p->numa_scan_seq = seq;
1799         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1800
1801         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1802                        p->numa_faults_locality[1];
1803         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1804
1805         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1806         if (p->numa_group) {
1807                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1808                 spin_lock_irq(group_lock);
1809         }
1810
1811         /* Find the node with the highest number of faults */
1812         for_each_online_node(nid) {
1813                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1814                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1815                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1816                 int priv;
1817
1818                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1819                         long diff, f_diff, f_weight;
1820
1821                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1822                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1823                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1824                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1825
1826                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1827                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1828                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1829                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1830
1831                         /*
1832                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1833                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1834                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1835                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1836                          * faults are less important.
1837                          */
1838                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1839                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1840                                    (total_faults + 1);
1841                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1842                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1843
1844                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1845                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1846                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1847                         p->total_numa_faults += diff;
1848                         if (p->numa_group) {
1849                                 /*
1850                                  * safe because we can only change our own group
1851                                  *
1852                                  * mem_idx represents the offset for a given
1853                                  * nid and priv in a specific region because it
1854                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1855                                  */
1856                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1857                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1858                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1859                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1860                         }
1861                 }
1862
1863                 if (faults > max_faults) {
1864                         max_faults = faults;
1865                         max_nid = nid;
1866                 }
1867
1868                 if (group_faults > max_group_faults) {
1869                         max_group_faults = group_faults;
1870                         max_group_nid = nid;
1871                 }
1872         }
1873
1874         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1875
1876         if (p->numa_group) {
1877                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1878                 spin_unlock_irq(group_lock);
1879                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1880         }
1881
1882         if (max_faults) {
1883                 /* Set the new preferred node */
1884                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1885                         sched_setnuma(p, max_nid);
1886
1887                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1888                         numa_migrate_preferred(p);
1889         }
1890 }
1891
1892 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1893 {
1894         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1895 }
1896
1897 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1898 {
1899         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1900                 kfree_rcu(grp, rcu);
1901 }
1902
1903 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1904                         int *priv)
1905 {
1906         struct numa_group *grp, *my_grp;
1907         struct task_struct *tsk;
1908         bool join = false;
1909         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1910         int i;
1911
1912         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1913                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1914                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1915
1916                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1917                 if (!grp)
1918                         return;
1919
1920                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1921                 spin_lock_init(&grp->lock);
1922                 grp->gid = p->pid;
1923                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1924                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1925                                                 nr_node_ids;
1926
1927                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1928
1929                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1930                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1931
1932                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1933
1934                 grp->nr_tasks++;
1935                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1936         }
1937
1938         rcu_read_lock();
1939         tsk = ACCESS_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1940
1941         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1942                 goto no_join;
1943
1944         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1945         if (!grp)
1946                 goto no_join;
1947
1948         my_grp = p->numa_group;
1949         if (grp == my_grp)
1950                 goto no_join;
1951
1952         /*
1953          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1954          * the other task will join us.
1955          */
1956         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1957                 goto no_join;
1958
1959         /*
1960          * Tie-break on the grp address.
1961          */
1962         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1963                 goto no_join;
1964
1965         /* Always join threads in the same process. */
1966         if (tsk->mm == current->mm)
1967                 join = true;
1968
1969         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1970         if (flags & TNF_SHARED)
1971                 join = true;
1972
1973         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
1974         *priv = !join;
1975
1976         if (join && !get_numa_group(grp))
1977                 goto no_join;
1978
1979         rcu_read_unlock();
1980
1981         if (!join)
1982                 return;
1983
1984         BUG_ON(irqs_disabled());
1985         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
1986
1987         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
1988                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
1989                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
1990         }
1991         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1992         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
1993
1994         my_grp->nr_tasks--;
1995         grp->nr_tasks++;
1996
1997         spin_unlock(&my_grp->lock);
1998         spin_unlock_irq(&grp->lock);
1999
2000         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2001
2002         put_numa_group(my_grp);
2003         return;
2004
2005 no_join:
2006         rcu_read_unlock();
2007         return;
2008 }
2009
2010 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2011 {
2012         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2013         void *numa_faults = p->numa_faults;
2014         unsigned long flags;
2015         int i;
2016
2017         if (grp) {
2018                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2019                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2020                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2021                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2022
2023                 grp->nr_tasks--;
2024                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2025                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2026                 put_numa_group(grp);
2027         }
2028
2029         p->numa_faults = NULL;
2030         kfree(numa_faults);
2031 }
2032
2033 /*
2034  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2035  */
2036 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2037 {
2038         struct task_struct *p = current;
2039         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2040         int cpu_node = task_node(current);
2041         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2042         int priv;
2043
2044         if (!numabalancing_enabled)
2045                 return;
2046
2047         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2048         if (!p->mm)
2049                 return;
2050
2051         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2052         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2053                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2054                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2055
2056                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2057                 if (!p->numa_faults)
2058                         return;
2059
2060                 p->total_numa_faults = 0;
2061                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2062         }
2063
2064         /*
2065          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2066          * to be private if the accessing pid has not changed
2067          */
2068         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2069                 priv = 1;
2070         } else {
2071                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2072                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2073                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2074         }
2075
2076         /*
2077          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2078          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2079          * actively using should be counted as local. This allows the
2080          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2081          */
2082         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2083                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2084                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2085                 local = 1;
2086
2087         task_numa_placement(p);
2088
2089         /*
2090          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2091          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2092          */
2093         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2094                 numa_migrate_preferred(p);
2095
2096         if (migrated)
2097                 p->numa_pages_migrated += pages;
2098
2099         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2100         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2101         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2102 }
2103
2104 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2105 {
2106         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
2107         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2108 }
2109
2110 /*
2111  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2112  * Triggered from task_tick_numa().
2113  */
2114 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2115 {
2116         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2117         struct task_struct *p = current;
2118         struct mm_struct *mm = p->mm;
2119         struct vm_area_struct *vma;
2120         unsigned long start, end;
2121         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2122         long pages;
2123
2124         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2125
2126         work->next = work; /* protect against double add */
2127         /*
2128          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2129          *
2130          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2131          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2132          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2133          * work.
2134          */
2135         if (p->flags & PF_EXITING)
2136                 return;
2137
2138         if (!mm->numa_next_scan) {
2139                 mm->numa_next_scan = now +
2140                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2141         }
2142
2143         /*
2144          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2145          */
2146         migrate = mm->numa_next_scan;
2147         if (time_before(now, migrate))
2148                 return;
2149
2150         if (p->numa_scan_period == 0) {
2151                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2152                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2153         }
2154
2155         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2156         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2157                 return;
2158
2159         /*
2160          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2161          * the next time around.
2162          */
2163         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2164
2165         start = mm->numa_scan_offset;
2166         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2167         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2168         if (!pages)
2169                 return;
2170
2171         down_read(&mm->mmap_sem);
2172         vma = find_vma(mm, start);
2173         if (!vma) {
2174                 reset_ptenuma_scan(p);
2175                 start = 0;
2176                 vma = mm->mmap;
2177         }
2178         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2179                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma))
2180                         continue;
2181
2182                 /*
2183                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2184                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2185                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2186                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2187                  */
2188                 if (!vma->vm_mm ||
2189                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2190                         continue;
2191
2192                 /*
2193                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2194                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2195                  */
2196                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2197                         continue;
2198
2199                 do {
2200                         start = max(start, vma->vm_start);
2201                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2202                         end = min(end, vma->vm_end);
2203                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
2204
2205                         /*
2206                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
2207                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
2208                          * address space is quickly skipped.
2209                          */
2210                         if (nr_pte_updates)
2211                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2212
2213                         start = end;
2214                         if (pages <= 0)
2215                                 goto out;
2216
2217                         cond_resched();
2218                 } while (end != vma->vm_end);
2219         }
2220
2221 out:
2222         /*
2223          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2224          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2225          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2226          * scanner to the start so check it now.
2227          */
2228         if (vma)
2229                 mm->numa_scan_offset = start;
2230         else
2231                 reset_ptenuma_scan(p);
2232         up_read(&mm->mmap_sem);
2233 }
2234
2235 /*
2236  * Drive the periodic memory faults..
2237  */
2238 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2239 {
2240         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2241         u64 period, now;
2242
2243         /*
2244          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2245          */
2246         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2247                 return;
2248
2249         /*
2250          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2251          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2252          * task needs to have done some actual work before we bother with
2253          * NUMA placement.
2254          */
2255         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2256         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2257
2258         if (now - curr->node_stamp > period) {
2259                 if (!curr->node_stamp)
2260                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2261                 curr->node_stamp += period;
2262
2263                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2264                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2265                         task_work_add(curr, work, true);
2266                 }
2267         }
2268 }
2269 #else
2270 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2271 {
2272 }
2273
2274 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2275 {
2276 }
2277
2278 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2279 {
2280 }
2281 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2282
2283 static void
2284 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2285 {
2286         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2287         if (!parent_entity(se))
2288                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2289 #ifdef CONFIG_SMP
2290         if (entity_is_task(se)) {
2291                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2292
2293                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2294                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2295         }
2296 #endif
2297         cfs_rq->nr_running++;
2298 }
2299
2300 static void
2301 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2302 {
2303         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2304         if (!parent_entity(se))
2305                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2306         if (entity_is_task(se)) {
2307                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2308                 list_del_init(&se->group_node);
2309         }
2310         cfs_rq->nr_running--;
2311 }
2312
2313 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2314 # ifdef CONFIG_SMP
2315 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2316 {
2317         long tg_weight;
2318
2319         /*
2320          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
2321          * to gain a more accurate current total weight. See
2322          * update_cfs_rq_load_contribution().
2323          */
2324         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2325         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2326         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2327
2328         return tg_weight;
2329 }
2330
2331 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2332 {
2333         long tg_weight, load, shares;
2334
2335         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2336         load = cfs_rq->load.weight;
2337
2338         shares = (tg->shares * load);
2339         if (tg_weight)
2340                 shares /= tg_weight;
2341
2342         if (shares < MIN_SHARES)
2343                 shares = MIN_SHARES;
2344         if (shares > tg->shares)
2345                 shares = tg->shares;
2346
2347         return shares;
2348 }
2349 # else /* CONFIG_SMP */
2350 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2351 {
2352         return tg->shares;
2353 }
2354 # endif /* CONFIG_SMP */
2355 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2356                             unsigned long weight)
2357 {
2358         if (se->on_rq) {
2359                 /* commit outstanding execution time */
2360                 if (cfs_rq->curr == se)
2361                         update_curr(cfs_rq);
2362                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2363         }
2364
2365         update_load_set(&se->load, weight);
2366
2367         if (se->on_rq)
2368                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2369 }
2370
2371 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2372
2373 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2374 {
2375         struct task_group *tg;
2376         struct sched_entity *se;
2377         long shares;
2378
2379         tg = cfs_rq->tg;
2380         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2381         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2382                 return;
2383 #ifndef CONFIG_SMP
2384         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2385                 return;
2386 #endif
2387         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2388
2389         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2390 }
2391 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2392 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2393 {
2394 }
2395 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2396
2397 #ifdef CONFIG_SMP
2398 /*
2399  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
2400  * Note: The tables below are dependent on this value.
2401  */
2402 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
2403 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
2404 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
2405
2406 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2407 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2408         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2409         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2410         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2411         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2412         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2413         0x85aac367, 0x82cd8698,
2414 };
2415
2416 /*
2417  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2418  * over-estimates when re-combining.
2419  */
2420 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2421             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2422          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2423         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2424 };
2425
2426 /*
2427  * Approximate:
2428  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2429  */
2430 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2431 {
2432         unsigned int local_n;
2433
2434         if (!n)
2435                 return val;
2436         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2437                 return 0;
2438
2439         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2440         local_n = n;
2441
2442         /*
2443          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2444          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2445          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2446          *
2447          * To achieve constant time decay_load.
2448          */
2449         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2450                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2451                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2452         }
2453
2454         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
2455         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
2456         return val >> 32;
2457 }
2458
2459 /*
2460  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2461  * average will be: \Sum 1024*y^n
2462  *
2463  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2464  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2465  */
2466 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2467 {
2468         u32 contrib = 0;
2469
2470         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2471                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2472         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2473                 return LOAD_AVG_MAX;
2474
2475         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2476         do {
2477                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2478                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2479
2480                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2481         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2482
2483         contrib = decay_load(contrib, n);
2484         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2485 }
2486
2487 /*
2488  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2489  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2490  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2491  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2492  *
2493  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2494  *      p0            p1           p2
2495  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2496  *
2497  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2498  *
2499  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2500  * following representation of historical load:
2501  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2502  *
2503  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2504  *   y^32 = 0.5
2505  *
2506  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2507  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2508  * (u_0).
2509  *
2510  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2511  * sum again by y is sufficient to update:
2512  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2513  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2514  */
2515 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now, int cpu,
2516                                                         struct sched_avg *sa,
2517                                                         int runnable,
2518                                                         int running)
2519 {
2520         u64 delta, periods;
2521         u32 runnable_contrib;
2522         int delta_w, decayed = 0;
2523         unsigned long scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2524
2525         delta = now - sa->last_runnable_update;
2526         /*
2527          * This should only happen when time goes backwards, which it
2528          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2529          */
2530         if ((s64)delta < 0) {
2531                 sa->last_runnable_update = now;
2532                 return 0;
2533         }
2534
2535         /*
2536          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2537          * approximation of 1us and fast to compute.
2538          */
2539         delta >>= 10;
2540         if (!delta)
2541                 return 0;
2542         sa->last_runnable_update = now;
2543
2544         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2545         delta_w = sa->avg_period % 1024;
2546         if (delta + delta_w >= 1024) {
2547                 /* period roll-over */
2548                 decayed = 1;
2549
2550                 /*
2551                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2552                  * out how much from delta we need to complete the current
2553                  * period and accrue it.
2554                  */
2555                 delta_w = 1024 - delta_w;
2556                 if (runnable)
2557                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
2558                 if (running)
2559                         sa->running_avg_sum += delta_w * scale_freq
2560                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2561                 sa->avg_period += delta_w;
2562
2563                 delta -= delta_w;
2564
2565                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2566                 periods = delta / 1024;
2567                 delta %= 1024;
2568
2569                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
2570                                                   periods + 1);
2571                 sa->running_avg_sum = decay_load(sa->running_avg_sum,
2572                                                   periods + 1);
2573                 sa->avg_period = decay_load(sa->avg_period,
2574                                                      periods + 1);
2575
2576                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2577                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2578                 if (runnable)
2579                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
2580                 if (running)
2581                         sa->running_avg_sum += runnable_contrib * scale_freq
2582                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2583                 sa->avg_period += runnable_contrib;
2584         }
2585
2586         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2587         if (runnable)
2588                 sa->runnable_avg_sum += delta;
2589         if (running)
2590                 sa->running_avg_sum += delta * scale_freq
2591                         >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2592         sa->avg_period += delta;
2593
2594         return decayed;
2595 }
2596
2597 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
2598 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
2599 {
2600         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2601         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2602
2603         decays -= se->avg.decay_count;
2604         se->avg.decay_count = 0;
2605         if (!decays)
2606                 return 0;
2607
2608         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
2609         se->avg.utilization_avg_contrib =
2610                 decay_load(se->avg.utilization_avg_contrib, decays);
2611
2612         return decays;
2613 }
2614
2615 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2616 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2617                                                  int force_update)
2618 {
2619         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2620         long tg_contrib;
2621
2622         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
2623         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2624
2625         if (!tg_contrib)
2626                 return;
2627
2628         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
2629                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
2630                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
2631         }
2632 }
2633
2634 /*
2635  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
2636  * representation for computing load contributions.
2637  */
2638 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2639                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
2640 {
2641         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2642         long contrib;
2643
2644         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
2645         contrib = div_u64((u64)sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
2646                           sa->avg_period + 1);
2647         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
2648
2649         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
2650                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
2651                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
2652         }
2653 }
2654
2655 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2656 {
2657         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2658         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2659         int runnable_avg;
2660
2661         u64 contrib;
2662
2663         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
2664         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
2665                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
2666
2667         /*
2668          * For group entities we need to compute a correction term in the case
2669          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
2670          * load as a task of equal weight.
2671          *
2672          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
2673          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
2674          * lower-bound on the true value.
2675          *
2676          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
2677          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
2678          * understating by the aggregate of their overlap.
2679          *
2680          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
2681          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
2682          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
2683          *
2684          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
2685          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
2686          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
2687          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
2688          * our upper bound of 1-cpu.
2689          */
2690         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
2691         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
2692                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
2693                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
2694         }
2695 }
2696
2697 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
2698 {
2699         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), cpu_of(rq), &rq->avg,
2700                         runnable, runnable);
2701         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
2702 }
2703 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2704 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2705                                                  int force_update) {}
2706 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2707                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2708 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
2709 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2710 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2711
2712 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2713 {
2714         u32 contrib;
2715
2716         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2717         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
2718         contrib /= (se->avg.avg_period + 1);
2719         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
2720 }
2721
2722 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
2723 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2724 {
2725         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
2726
2727         if (entity_is_task(se)) {
2728                 __update_task_entity_contrib(se);
2729         } else {
2730                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
2731                 __update_group_entity_contrib(se);
2732         }
2733
2734         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
2735 }
2736
2737
2738 static inline void __update_task_entity_utilization(struct sched_entity *se)
2739 {
2740         u32 contrib;
2741
2742         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2743         contrib = se->avg.running_avg_sum * scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
2744         contrib /= (se->avg.avg_period + 1);
2745         se->avg.utilization_avg_contrib = scale_load(contrib);
2746 }
2747
2748 static long __update_entity_utilization_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2749 {
2750         long old_contrib = se->avg.utilization_avg_contrib;
2751
2752         if (entity_is_task(se))
2753                 __update_task_entity_utilization(se);
2754         else
2755                 se->avg.utilization_avg_contrib =
2756                                         group_cfs_rq(se)->utilization_load_avg;
2757
2758         return se->avg.utilization_avg_contrib - old_contrib;
2759 }
2760
2761 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2762                                                  long load_contrib)
2763 {
2764         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
2765                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
2766         else
2767                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
2768 }
2769
2770 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2771
2772 /* Update a sched_entity's runnable average */
2773 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2774                                           int update_cfs_rq)
2775 {
2776         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2777         long contrib_delta, utilization_delta;
2778         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2779         u64 now;
2780
2781         /*
2782          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
2783          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
2784          */
2785         if (entity_is_task(se))
2786                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2787         else
2788                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
2789
2790         if (!__update_entity_runnable_avg(now, cpu, &se->avg, se->on_rq,
2791                                         cfs_rq->curr == se))
2792                 return;
2793
2794         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
2795         utilization_delta = __update_entity_utilization_avg_contrib(se);
2796
2797         if (!update_cfs_rq)
2798                 return;
2799
2800         if (se->on_rq) {
2801                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
2802                 cfs_rq->utilization_load_avg += utilization_delta;
2803         } else {
2804                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
2805         }
2806 }
2807
2808 /*
2809  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
2810  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
2811  */
2812 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
2813 {
2814         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
2815         u64 decays;
2816
2817         decays = now - cfs_rq->last_decay;
2818         if (!decays && !force_update)
2819                 return;
2820
2821         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
2822                 unsigned long removed_load;
2823                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
2824                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
2825         }
2826
2827         if (decays) {
2828                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
2829                                                       decays);
2830                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
2831                 cfs_rq->last_decay = now;
2832         }
2833
2834         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
2835 }
2836
2837 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
2838 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2839                                                   struct sched_entity *se,
2840                                                   int wakeup)
2841 {
2842         /*
2843          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
2844          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
2845          * accumulated while sleeping.
2846          *
2847          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
2848          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
2849          * constructed load_avg_contrib.
2850          */
2851         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
2852                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2853                 if (se->avg.decay_count) {
2854                         /*
2855                          * In a wake-up migration we have to approximate the
2856                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
2857                          * clock_task between the two cpus, and it is not
2858                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
2859                          * approximate this using our carried decays, which are
2860                          * explicitly atomically readable.
2861                          */
2862                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
2863                                                         << 20;
2864                         update_entity_load_avg(se, 0);
2865                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
2866                         se->avg.decay_count = 0;
2867                 }
2868                 wakeup = 0;
2869         } else {
2870                 __synchronize_entity_decay(se);
2871         }
2872
2873         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
2874         if (wakeup) {
2875                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
2876                 update_entity_load_avg(se, 0);
2877         }
2878
2879         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2880         cfs_rq->utilization_load_avg += se->avg.utilization_avg_contrib;
2881         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2882         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
2883 }
2884
2885 /*
2886  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
2887  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
2888  * blocked_load_avg.
2889  */
2890 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2891                                                   struct sched_entity *se,
2892                                                   int sleep)
2893 {
2894         update_entity_load_avg(se, 1);
2895         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2896         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
2897
2898         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
2899         cfs_rq->utilization_load_avg -= se->avg.utilization_avg_contrib;
2900         if (sleep) {
2901                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2902                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2903         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
2904 }
2905
2906 /*
2907  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2908  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2909  * be the only way to update the runnable statistic.
2910  */
2911 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2912 {
2913         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
2914 }
2915
2916 /*
2917  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2918  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2919  * be the only way to update the runnable statistic.
2920  */
2921 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2922 {
2923         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
2924 }
2925
2926 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2927
2928 #else /* CONFIG_SMP */
2929
2930 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2931                                           int update_cfs_rq) {}
2932 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2933 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2934                                            struct sched_entity *se,
2935                                            int wakeup) {}
2936 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2937                                            struct sched_entity *se,
2938                                            int sleep) {}
2939 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
2940                                               int force_update) {}
2941
2942 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2943 {
2944         return 0;
2945 }
2946
2947 #endif /* CONFIG_SMP */
2948
2949 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2950 {
2951 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2952         struct task_struct *tsk = NULL;
2953
2954         if (entity_is_task(se))
2955                 tsk = task_of(se);
2956
2957         if (se->statistics.sleep_start) {
2958                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2959
2960                 if ((s64)delta < 0)
2961                         delta = 0;
2962
2963                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2964                         se->statistics.sleep_max = delta;
2965
2966                 se->statistics.sleep_start = 0;
2967                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2968
2969                 if (tsk) {
2970                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2971                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2972                 }
2973         }
2974         if (se->statistics.block_start) {
2975                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2976
2977                 if ((s64)delta < 0)
2978                         delta = 0;
2979
2980                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2981                         se->statistics.block_max = delta;
2982
2983                 se->statistics.block_start = 0;
2984                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2985
2986                 if (tsk) {
2987                         if (tsk->in_iowait) {
2988                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2989                                 se->statistics.iowait_count++;
2990                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2991                         }
2992
2993                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2994
2995                         /*
2996                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2997                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2998                          * amount of time that the task spent sleeping:
2999                          */
3000                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3001                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3002                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3003                                                 delta >> 20);
3004                         }
3005                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3006                 }
3007         }
3008 #endif
3009 }
3010
3011 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3012 {
3013 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3014         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3015
3016         if (d < 0)
3017                 d = -d;
3018
3019         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3020                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3021 #endif
3022 }
3023
3024 static void
3025 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3026 {
3027         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3028
3029         /*
3030          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3031          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3032          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3033          * stays open at the end.
3034          */
3035         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3036                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3037
3038         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3039         if (!initial) {
3040                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3041
3042                 /*
3043                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3044                  * for a gentler effect of sleepers:
3045                  */
3046                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3047                         thresh >>= 1;
3048
3049                 vruntime -= thresh;
3050         }
3051
3052         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3053         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3054 }
3055
3056 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3057
3058 static void
3059 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3060 {
3061         /*
3062          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3063          * through calling update_curr().
3064          */
3065         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3066                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3067
3068         /*
3069          * Update run-time statistics of the 'current'.
3070          */
3071         update_curr(cfs_rq);
3072         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
3073         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3074         update_cfs_shares(cfs_rq);
3075
3076         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3077                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3078                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3079         }
3080
3081         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3082         check_spread(cfs_rq, se);
3083         if (se != cfs_rq->curr)
3084                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3085         se->on_rq = 1;
3086
3087         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3088                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3089                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3090         }
3091 }
3092
3093 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3094 {
3095         for_each_sched_entity(se) {
3096                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3097                 if (cfs_rq->last != se)
3098                         break;
3099
3100                 cfs_rq->last = NULL;
3101         }
3102 }
3103
3104 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3105 {
3106         for_each_sched_entity(se) {
3107                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3108                 if (cfs_rq->next != se)
3109                         break;
3110
3111                 cfs_rq->next = NULL;
3112         }
3113 }
3114
3115 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3116 {
3117         for_each_sched_entity(se) {
3118                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3119                 if (cfs_rq->skip != se)
3120                         break;
3121
3122                 cfs_rq->skip = NULL;
3123         }
3124 }
3125
3126 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3127 {
3128         if (cfs_rq->last == se)
3129                 __clear_buddies_last(se);
3130
3131         if (cfs_rq->next == se)
3132                 __clear_buddies_next(se);
3133
3134         if (cfs_rq->skip == se)
3135                 __clear_buddies_skip(se);
3136 }
3137
3138 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3139
3140 static void
3141 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3142 {
3143         /*
3144          * Update run-time statistics of the 'current'.
3145          */
3146         update_curr(cfs_rq);
3147         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
3148
3149         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3150         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3151 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3152                 if (entity_is_task(se)) {
3153                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3154
3155                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3156                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3157                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3158                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3159                 }
3160 #endif
3161         }
3162
3163         clear_buddies(cfs_rq, se);
3164
3165         if (se != cfs_rq->curr)
3166                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3167         se->on_rq = 0;
3168         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3169
3170         /*
3171          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3172          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3173          * movement in our normalized position.
3174          */
3175         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3176                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3177
3178         /* return excess runtime on last dequeue */
3179         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3180
3181         update_min_vruntime(cfs_rq);
3182         update_cfs_shares(cfs_rq);
3183 }
3184
3185 /*
3186  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3187  */
3188 static void
3189 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3190 {
3191         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3192         struct sched_entity *se;
3193         s64 delta;
3194
3195         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3196         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3197         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3198                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3199                 /*
3200                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3201                  * re-elected due to buddy favours.
3202                  */
3203                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3204                 return;
3205         }
3206
3207         /*
3208          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3209          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3210          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3211          */
3212         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3213                 return;
3214
3215         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3216         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3217
3218         if (delta < 0)
3219                 return;
3220
3221         if (delta > ideal_runtime)
3222                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3223 }
3224
3225 static void
3226 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3227 {
3228         /* 'current' is not kept within the tree. */
3229         if (se->on_rq) {
3230                 /*
3231                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3232                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3233                  * runqueue.
3234                  */
3235                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3236                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3237                 update_entity_load_avg(se, 1);
3238         }
3239
3240         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3241         cfs_rq->curr = se;
3242 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3243         /*
3244          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3245          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3246          * when there are only lesser-weight tasks around):
3247          */
3248         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3249                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3250                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3251         }
3252 #endif
3253         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3254 }
3255
3256 static int
3257 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3258
3259 /*
3260  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3261  * 1) keep things fair between processes/task groups
3262  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3263  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3264  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3265  */
3266 static struct sched_entity *
3267 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3268 {
3269         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3270         struct sched_entity *se;
3271
3272         /*
3273          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3274          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3275          */
3276         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3277                 left = curr;
3278
3279         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3280
3281         /*
3282          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3283          * be done without getting too unfair.
3284          */
3285         if (cfs_rq->skip == se) {
3286                 struct sched_entity *second;
3287
3288                 if (se == curr) {
3289                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3290                 } else {
3291                         second = __pick_next_entity(se);
3292                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3293                                 second = curr;
3294                 }
3295
3296                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3297                         se = second;
3298         }
3299
3300         /*
3301          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3302          */
3303         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3304                 se = cfs_rq->last;
3305
3306         /*
3307          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3308          */
3309         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3310                 se = cfs_rq->next;
3311
3312         clear_buddies(cfs_rq, se);
3313
3314         return se;
3315 }
3316
3317 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3318
3319 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3320 {
3321         /*
3322          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3323          * was not called and update_curr() has to be done:
3324          */
3325         if (prev->on_rq)
3326                 update_curr(cfs_rq);
3327
3328         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3329         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3330
3331         check_spread(cfs_rq, prev);
3332         if (prev->on_rq) {
3333                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3334                 /* Put 'current' back into the tree. */
3335                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3336                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3337                 update_entity_load_avg(prev, 1);
3338         }
3339         cfs_rq->curr = NULL;
3340 }
3341
3342 static void
3343 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3344 {
3345         /*
3346          * Update run-time statistics of the 'current'.
3347          */
3348         update_curr(cfs_rq);
3349
3350         /*
3351          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3352          */
3353         update_entity_load_avg(curr, 1);
3354         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
3355         update_cfs_shares(cfs_rq);
3356
3357 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3358         /*
3359          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3360          * validating it and just reschedule.
3361          */
3362         if (queued) {
3363                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3364                 return;
3365         }
3366         /*
3367          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3368          */
3369         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3370                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3371                 return;
3372 #endif
3373
3374         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3375                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3376 }
3377
3378
3379 /**************************************************
3380  * CFS bandwidth control machinery
3381  */
3382
3383 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3384
3385 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3386 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3387
3388 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3389 {
3390         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3391 }
3392
3393 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3394 {
3395         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3396 }
3397
3398 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3399 {
3400         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3401 }
3402 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3403 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3404 {
3405         return true;
3406 }
3407
3408 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3409 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3410 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3411
3412 /*
3413  * default period for cfs group bandwidth.
3414  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3415  */
3416 static inline u64 default_cfs_period(void)
3417 {
3418         return 100000000ULL;
3419 }
3420
3421 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3422 {
3423         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3424 }
3425
3426 /*
3427  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3428  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3429  * additional synchronization around rq->lock.
3430  *
3431  * requires cfs_b->lock
3432  */
3433 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3434 {
3435         u64 now;
3436
3437         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3438                 return;
3439
3440         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3441         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3442         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3443 }
3444
3445 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3446 {
3447         return &tg->cfs_bandwidth;
3448 }
3449
3450 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3451 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3452 {
3453         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3454                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3455
3456         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3457 }
3458
3459 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3460 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3461 {
3462         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3463         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3464         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3465
3466         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3467         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3468
3469         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3470         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3471                 amount = min_amount;
3472         else {
3473                 /*
3474                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
3475                  * period must have elapsed since the last consumption.
3476                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
3477                  * active.
3478                  */
3479                 if (!cfs_b->timer_active) {
3480                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3481                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3482                 }
3483
3484                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3485                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3486                         cfs_b->runtime -= amount;
3487                         cfs_b->idle = 0;
3488                 }
3489         }
3490         expires = cfs_b->runtime_expires;
3491         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3492
3493         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3494         /*
3495          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3496          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3497          * issued.
3498          */
3499         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3500                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3501
3502         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3503 }
3504
3505 /*
3506  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3507  * fact that rq->clock snapshots this value.
3508  */
3509 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3510 {
3511         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3512
3513         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3514         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3515                 return;
3516
3517         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3518                 return;
3519
3520         /*
3521          * If the local deadline has passed we have to consider the
3522          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3523          * has not truly expired.
3524          *
3525          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3526          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3527          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3528          * exact equality, so a partial write will still work.
3529          */
3530
3531         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3532                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3533                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3534         } else {
3535                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3536                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3537         }
3538 }
3539
3540 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3541 {
3542         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3543         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3544         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3545
3546         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3547                 return;
3548
3549         /*
3550          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3551          * hierarchy can be throttled
3552          */
3553         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3554                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3555 }
3556
3557 static __always_inline
3558 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3559 {
3560         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3561                 return;
3562
3563         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3564 }
3565
3566 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3567 {
3568         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3569 }
3570
3571 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3572 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3573 {
3574         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3575 }
3576
3577 /*
3578  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3579  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3580  * load-balance operations.
3581  */
3582 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3583                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3584 {
3585         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3586
3587         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3588         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3589
3590         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3591                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3592 }
3593
3594 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3595 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3596 {
3597         struct rq *rq = data;
3598         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3599
3600         cfs_rq->throttle_count--;
3601 #ifdef CONFIG_SMP
3602         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3603                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3604                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3605                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3606         }
3607 #endif
3608
3609         return 0;
3610 }
3611
3612 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3613 {
3614         struct rq *rq = data;
3615         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3616
3617         /* group is entering throttled state, stop time */
3618         if (!cfs_rq->throttle_count)
3619                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3620         cfs_rq->throttle_count++;
3621
3622         return 0;
3623 }
3624
3625 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3626 {
3627         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3628         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3629         struct sched_entity *se;
3630         long task_delta, dequeue = 1;
3631
3632         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3633
3634         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3635         rcu_read_lock();
3636         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3637         rcu_read_unlock();
3638
3639         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3640         for_each_sched_entity(se) {
3641                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3642                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3643                 if (!se->on_rq)
3644                         break;
3645
3646                 if (dequeue)
3647                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3648                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3649
3650                 if (qcfs_rq->load.weight)
3651                         dequeue = 0;
3652         }
3653
3654         if (!se)
3655                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3656
3657         cfs_rq->throttled = 1;
3658         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3659         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3660         /*
3661          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3662          * distribute_cfs_runtime will not see us
3663          */
3664         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3665         if (!cfs_b->timer_active)
3666                 __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3667         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3668 }
3669
3670 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3671 {
3672         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3673         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3674         struct sched_entity *se;
3675         int enqueue = 1;
3676         long task_delta;
3677
3678         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3679
3680         cfs_rq->throttled = 0;
3681
3682         update_rq_clock(rq);
3683
3684         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3685         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3686         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3687         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3688
3689         /* update hierarchical throttle state */
3690         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3691
3692         if (!cfs_rq->load.weight)
3693                 return;
3694
3695         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3696         for_each_sched_entity(se) {
3697                 if (se->on_rq)
3698                         enqueue = 0;
3699
3700                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3701                 if (enqueue)
3702                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3703                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3704
3705                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3706                         break;
3707         }
3708
3709         if (!se)
3710                 add_nr_running(rq, task_delta);
3711
3712         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3713         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3714                 resched_curr(rq);
3715 }
3716
3717 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3718                 u64 remaining, u64 expires)
3719 {
3720         struct cfs_rq *cfs_rq;
3721         u64 runtime;
3722         u64 starting_runtime = remaining;
3723
3724         rcu_read_lock();
3725         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3726                                 throttled_list) {
3727                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3728
3729                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3730                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3731                         goto next;
3732
3733                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3734                 if (runtime > remaining)
3735                         runtime = remaining;
3736                 remaining -= runtime;
3737
3738                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3739                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3740
3741                 /* we check whether we're throttled above */
3742                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3743                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3744
3745 next:
3746                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3747
3748                 if (!remaining)
3749                         break;
3750         }
3751         rcu_read_unlock();
3752
3753         return starting_runtime - remaining;
3754 }
3755
3756 /*
3757  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3758  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3759  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3760  * used to track this state.
3761  */
3762 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3763 {
3764         u64 runtime, runtime_expires;
3765         int throttled;
3766
3767         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3768         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3769                 goto out_deactivate;
3770
3771         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3772         cfs_b->nr_periods += overrun;
3773
3774         /*
3775          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3776          * we're going inactive then everything else can be deferred
3777          */
3778         if (cfs_b->idle && !throttled)
3779                 goto out_deactivate;
3780
3781         /*
3782          * if we have relooped after returning idle once, we need to update our
3783          * status as actually running, so that other cpus doing
3784          * __start_cfs_bandwidth will stop trying to cancel us.
3785          */
3786         cfs_b->timer_active = 1;
3787
3788         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3789
3790         if (!throttled) {
3791                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3792                 cfs_b->idle = 1;
3793                 return 0;
3794         }
3795
3796         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3797         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3798
3799         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3800
3801         /*
3802          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3803          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3804          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3805          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3806          * only by limited amounts in that extreme case.
3807          */
3808         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3809                 runtime = cfs_b->runtime;
3810                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3811                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3812                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3813                                                  runtime_expires);
3814                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3815
3816                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3817
3818                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3819         }
3820
3821         /*
3822          * While we are ensured activity in the period following an
3823          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3824          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3825          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3826          */
3827         cfs_b->idle = 0;
3828
3829         return 0;
3830
3831 out_deactivate:
3832         cfs_b->timer_active = 0;
3833         return 1;
3834 }
3835
3836 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3837 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3838 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3839 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3840 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3841 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3842
3843 /*
3844  * Are we near the end of the current quota period?
3845  *
3846  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3847  * hrtimer base being cleared by __hrtimer_start_range_ns. In the case of
3848  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3849  */
3850 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3851 {
3852         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3853         u64 remaining;
3854
3855         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3856         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3857                 return 1;
3858
3859         /* is a quota refresh about to occur? */
3860         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3861         if (remaining < min_expire)
3862                 return 1;
3863
3864         return 0;
3865 }
3866
3867 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3868 {
3869         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3870
3871         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3872         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3873                 return;
3874
3875         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
3876                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
3877 }
3878
3879 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3880 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3881 {
3882         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3883         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3884
3885         if (slack_runtime <= 0)
3886                 return;
3887
3888         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3889         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3890             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3891                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3892
3893                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3894                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3895                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3896                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3897         }
3898         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3899
3900         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3901         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3902 }
3903
3904 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3905 {
3906         if (!cfs_bandwidth_used())
3907                 return;
3908
3909         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3910                 return;
3911
3912         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3913 }
3914
3915 /*
3916  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3917  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3918  */
3919 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3920 {
3921         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3922         u64 expires;
3923
3924         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3925         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3926         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3927                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3928                 return;
3929         }
3930
3931         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3932                 runtime = cfs_b->runtime;
3933
3934         expires = cfs_b->runtime_expires;
3935         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3936
3937         if (!runtime)
3938                 return;
3939
3940         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3941
3942         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3943         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3944                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3945         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3946 }
3947
3948 /*
3949  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3950  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3951  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3952  */
3953 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3954 {
3955         if (!cfs_bandwidth_used())
3956                 return;
3957
3958         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3959         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3960                 return;
3961
3962         /* ensure the group is not already throttled */
3963         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3964                 return;
3965
3966         /* update runtime allocation */
3967         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3968         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3969                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3970 }
3971
3972 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3973 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3974 {
3975         if (!cfs_bandwidth_used())
3976                 return false;
3977
3978         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3979                 return false;
3980
3981         /*
3982          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3983          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3984          */
3985         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3986                 return true;
3987
3988         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3989         return true;
3990 }
3991
3992 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3993 {
3994         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3995                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3996         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3997
3998         return HRTIMER_NORESTART;
3999 }
4000
4001 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4002 {
4003         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4004                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4005         ktime_t now;
4006         int overrun;
4007         int idle = 0;
4008
4009         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4010         for (;;) {
4011                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
4012                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
4013
4014                 if (!overrun)
4015                         break;
4016
4017                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4018         }
4019         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4020
4021         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4022 }
4023
4024 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4025 {
4026         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4027         cfs_b->runtime = 0;
4028         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4029         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4030
4031         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4032         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4033         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4034         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4035         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4036 }
4037
4038 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4039 {
4040         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4041         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4042 }
4043
4044 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
4045 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, bool force)
4046 {
4047         /*
4048          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
4049          * period or because we're racing with the tear-down path
4050          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
4051          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
4052          */
4053         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer)) &&
4054                hrtimer_try_to_cancel(&cfs_b->period_timer) < 0) {
4055                 /* bounce the lock to allow do_sched_cfs_period_timer to run */
4056                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4057                 cpu_relax();
4058                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4059                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
4060                 if (!force && cfs_b->timer_active)
4061                         return;
4062         }
4063
4064         cfs_b->timer_active = 1;
4065         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4066 }
4067
4068 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4069 {
4070         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4071         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4072                 return;
4073
4074         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4075         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4076 }
4077
4078 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4079 {
4080         struct cfs_rq *cfs_rq;
4081
4082         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4083                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4084
4085                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4086                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4087                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4088         }
4089 }
4090
4091 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4092 {
4093         struct cfs_rq *cfs_rq;
4094
4095         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4096                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4097                         continue;
4098
4099                 /*
4100                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4101                  * there's some valid quota amount
4102                  */
4103                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4104                 /*
4105                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4106                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4107                  */
4108                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4109
4110                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4111                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4112         }
4113 }
4114
4115 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4116 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4117 {
4118         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4119 }
4120
4121 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4122 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4123 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4124 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4125
4126 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4127 {
4128         return 0;
4129 }
4130
4131 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4132 {
4133         return 0;
4134 }
4135
4136 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4137                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4138 {
4139         return 0;
4140 }
4141
4142 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4143
4144 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4145 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4146 #endif
4147
4148 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4149 {
4150         return NULL;
4151 }
4152 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4153 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4154 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4155
4156 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4157
4158 /**************************************************
4159  * CFS operations on tasks:
4160  */
4161
4162 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4163 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4164 {
4165         struct sched_entity *se = &p->se;
4166         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4167
4168         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4169
4170         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4171                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4172                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4173                 s64 delta = slice - ran;
4174
4175                 if (delta < 0) {
4176                         if (rq->curr == p)
4177                                 resched_curr(rq);
4178                         return;
4179                 }
4180                 hrtick_start(rq, delta);
4181         }
4182 }
4183
4184 /*
4185  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4186  * current task is from our class and nr_running is low enough
4187  * to matter.
4188  */
4189 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4190 {
4191         struct task_struct *curr = rq->curr;
4192
4193         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4194                 return;
4195
4196         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4197                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4198 }
4199 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4200 static inline void
4201 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4202 {
4203 }
4204
4205 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4206 {
4207 }
4208 #endif
4209
4210 /*
4211  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4212  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4213  * then put the task into the rbtree:
4214  */
4215 static void
4216 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4217 {
4218         struct cfs_rq *cfs_rq;
4219         struct sched_entity *se = &p->se;
4220
4221         for_each_sched_entity(se) {
4222                 if (se->on_rq)
4223                         break;
4224                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4225                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4226
4227                 /*
4228                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4229                  *
4230                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4231                  * post the final h_nr_running increment below.
4232                 */
4233                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4234                         break;
4235                 cfs_rq->h_nr_running++;
4236
4237                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4238         }
4239
4240         for_each_sched_entity(se) {
4241                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4242                 cfs_rq->h_nr_running++;
4243
4244                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4245                         break;
4246
4247                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4248                 update_entity_load_avg(se, 1);
4249         }
4250
4251         if (!se) {
4252                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
4253                 add_nr_running(rq, 1);
4254         }
4255         hrtick_update(rq);
4256 }
4257
4258 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4259
4260 /*
4261  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4262  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4263  * update the fair scheduling stats:
4264  */
4265 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4266 {
4267         struct cfs_rq *cfs_rq;
4268         struct sched_entity *se = &p->se;
4269         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4270
4271         for_each_sched_entity(se) {
4272                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4273                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4274
4275                 /*
4276                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4277                  *
4278                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4279                  * post the final h_nr_running decrement below.
4280                 */
4281                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4282                         break;
4283                 cfs_rq->h_nr_running--;
4284
4285                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4286                 if (cfs_rq->load.weight) {
4287                         /*
4288                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4289                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4290                          */
4291                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4292                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4293
4294                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4295                         se = parent_entity(se);
4296                         break;
4297                 }
4298                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4299         }
4300
4301         for_each_sched_entity(se) {
4302                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4303                 cfs_rq->h_nr_running--;
4304
4305                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4306                         break;
4307
4308                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4309                 update_entity_load_avg(se, 1);
4310         }
4311
4312         if (!se) {
4313                 sub_nr_running(rq, 1);
4314                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
4315         }
4316         hrtick_update(rq);
4317 }
4318
4319 #ifdef CONFIG_SMP
4320 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4321 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4322 {
4323         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
4324 }
4325
4326 /*
4327  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4328  * according to the scheduling class and "nice" value.
4329  *
4330  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4331  * balance conservatively.
4332  */
4333 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4334 {
4335         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4336         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4337
4338         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4339                 return total;
4340
4341         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4342 }
4343
4344 /*
4345  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4346  * according to the scheduling class and "nice" value.
4347  */
4348 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4349 {
4350         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4351         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4352
4353         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4354                 return total;
4355
4356         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4357 }
4358
4359 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4360 {
4361         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4362 }
4363
4364 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4365 {
4366         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4367 }
4368
4369 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4370 {
4371         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4372         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4373         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
4374
4375         if (nr_running)
4376                 return load_avg / nr_running;
4377
4378         return 0;
4379 }
4380
4381 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4382 {
4383         /*
4384          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4385          * about the boundary, really active task won't care
4386          * about the loss.
4387          */
4388         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4389                 current->wakee_flips >>= 1;
4390                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4391         }
4392
4393         if (current->last_wakee != p) {
4394                 current->last_wakee = p;
4395                 current->wakee_flips++;
4396         }
4397 }
4398
4399 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4400 {
4401         struct sched_entity *se = &p->se;
4402         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4403         u64 min_vruntime;
4404
4405 #ifndef CONFIG_64BIT
4406         u64 min_vruntime_copy;
4407
4408         do {
4409                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4410                 smp_rmb();
4411                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4412         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4413 #else
4414         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4415 #endif
4416
4417         se->vruntime -= min_vruntime;
4418         record_wakee(p);
4419 }
4420
4421 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4422 /*
4423  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4424  *
4425  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4426  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4427  * can calculate the shift in shares.
4428  *
4429  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4430  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4431  * total group weight.
4432  *
4433  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4434  * distribution (s_i) using:
4435  *
4436  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4437  *
4438  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4439  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4440  * shares distribution (s_i):
4441  *
4442  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4443  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4444  *
4445  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4446  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4447  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4448  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4449  *
4450  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4451  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4452  *
4453  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4454  *
4455  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4456  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4457  * weight and shares distributions like:
4458  *
4459  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4460  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4461  *
4462  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4463  *
4464  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4465  *
4466  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4467  *
4468  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4469  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4470  * 4/7) times the weight of the group.
4471  */
4472 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4473 {
4474         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4475
4476         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4477                 return wl;
4478
4479         for_each_sched_entity(se) {
4480                 long w, W;
4481
4482                 tg = se->my_q->tg;
4483
4484                 /*
4485                  * W = @wg + \Sum rw_j
4486                  */
4487                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4488
4489                 /*
4490                  * w = rw_i + @wl
4491                  */
4492                 w = se->my_q->load.weight + wl;
4493
4494                 /*
4495                  * wl = S * s'_i; see (2)
4496                  */
4497                 if (W > 0 && w < W)
4498                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4499                 else
4500                         wl = tg->shares;
4501
4502                 /*
4503                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4504                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4505                  * calc_cfs_shares().
4506                  */
4507                 if (wl < MIN_SHARES)
4508                         wl = MIN_SHARES;
4509
4510                 /*
4511                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4512                  */
4513                 wl -= se->load.weight;
4514
4515                 /*
4516                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4517                  * the final effective load change on the root group. Since
4518                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4519                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4520                  * resulting from this level per the above.
4521                  */
4522                 wg = 0;
4523         }
4524
4525         return wl;
4526 }
4527 #else
4528
4529 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4530 {
4531         return wl;
4532 }
4533
4534 #endif
4535
4536 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4537 {
4538         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4539
4540         /*
4541          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
4542          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
4543          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
4544          */
4545         if (p->wakee_flips > factor) {
4546                 /*
4547                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
4548                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
4549                  * it alone.
4550                  */
4551                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
4552                         return 1;
4553         }
4554
4555         return 0;
4556 }
4557
4558 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4559 {
4560         s64 this_load, load;
4561         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4562         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4563         struct task_group *tg;
4564         unsigned long weight;
4565         int balanced;
4566
4567         /*
4568          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
4569          * ourselves around too much.
4570          */
4571         if (wake_wide(p))
4572                 return 0;
4573
4574         idx       = sd->wake_idx;
4575         this_cpu  = smp_processor_id();
4576         prev_cpu  = task_cpu(p);
4577         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4578         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4579
4580         /*
4581          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4582          * effect of the currently running task from the load
4583          * of the current CPU:
4584          */
4585         if (sync) {
4586                 tg = task_group(current);
4587                 weight = current->se.load.weight;
4588
4589                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4590                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4591         }
4592
4593         tg = task_group(p);
4594         weight = p->se.load.weight;
4595
4596         /*
4597          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4598          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4599          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4600          * about that, so that's good too.
4601          *
4602          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4603          * task to be woken on this_cpu.
4604          */
4605         this_eff_load = 100;
4606         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4607
4608         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4609         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4610
4611         if (this_load > 0) {
4612                 this_eff_load *= this_load +
4613                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4614
4615                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4616         }
4617
4618         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4619
4620         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4621
4622         if (!balanced)
4623                 return 0;
4624
4625         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4626         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4627
4628         return 1;
4629 }
4630
4631 /*
4632  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4633  * domain.
4634  */
4635 static struct sched_group *
4636 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4637                   int this_cpu, int sd_flag)
4638 {
4639         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4640         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4641         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4642         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4643
4644         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4645                 load_idx = sd->wake_idx;
4646
4647         do {
4648                 unsigned long load, avg_load;
4649                 int local_group;
4650                 int i;
4651
4652                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4653                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4654                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4655                         continue;
4656
4657                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4658                                                sched_group_cpus(group));
4659
4660                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4661                 avg_load = 0;
4662
4663                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4664                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4665                         if (local_group)
4666                                 load = source_load(i, load_idx);
4667                         else
4668                                 load = target_load(i, load_idx);
4669
4670                         avg_load += load;
4671                 }
4672
4673                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4674                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4675
4676                 if (local_group) {
4677                         this_load = avg_load;
4678                 } else if (avg_load < min_load) {
4679                         min_load = avg_load;
4680                         idlest = group;
4681                 }
4682         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4683
4684         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4685                 return NULL;
4686         return idlest;
4687 }
4688
4689 /*
4690  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4691  */
4692 static int
4693 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4694 {
4695         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4696         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4697         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4698         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4699         int shallowest_idle_cpu = -1;
4700         int i;
4701
4702         /* Traverse only the allowed CPUs */
4703         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4704                 if (idle_cpu(i)) {
4705                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4706                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
4707                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
4708                                 /*
4709                                  * We give priority to a CPU whose idle state
4710                                  * has the smallest exit latency irrespective
4711                                  * of any idle timestamp.
4712                                  */
4713                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
4714                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4715                                 shallowest_idle_cpu = i;
4716                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
4717                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
4718                                 /*
4719                                  * If equal or no active idle state, then
4720                                  * the most recently idled CPU might have
4721                                  * a warmer cache.
4722                                  */
4723                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4724                                 shallowest_idle_cpu = i;
4725                         }
4726                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
4727                         load = weighted_cpuload(i);
4728                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4729                                 min_load = load;
4730                                 least_loaded_cpu = i;
4731                         }
4732                 }
4733         }
4734
4735         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
4736 }
4737
4738 /*
4739  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4740  */
4741 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4742 {
4743         struct sched_domain *sd;
4744         struct sched_group *sg;
4745         int i = task_cpu(p);
4746
4747         if (idle_cpu(target))
4748                 return target;
4749
4750         /*
4751          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4752          */
4753         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4754                 return i;
4755
4756         /*
4757          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4758          */
4759         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4760         for_each_lower_domain(sd) {
4761                 sg = sd->groups;
4762                 do {
4763                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4764                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4765                                 goto next;
4766
4767                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4768                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4769                                         goto next;
4770                         }
4771
4772                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4773                                         tsk_cpus_allowed(p));
4774                         goto done;
4775 next:
4776                         sg = sg->next;
4777                 } while (sg != sd->groups);
4778         }
4779 done:
4780         return target;
4781 }
4782 /*
4783  * get_cpu_usage returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
4784  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
4785  * compare the usage with the capacity of the CPU that is available for CFS
4786  * task (ie cpu_capacity).
4787  * cfs.utilization_load_avg is the sum of running time of runnable tasks on a
4788  * CPU. It represents the amount of utilization of a CPU in the range
4789  * [0..SCHED_LOAD_SCALE].  The usage of a CPU can't be higher than the full
4790  * capacity of the CPU because it's about the running time on this CPU.
4791  * Nevertheless, cfs.utilization_load_avg can be higher than SCHED_LOAD_SCALE
4792  * because of unfortunate rounding in avg_period and running_load_avg or just
4793  * after migrating tasks until the average stabilizes with the new running
4794  * time. So we need to check that the usage stays into the range
4795  * [0..cpu_capacity_orig] and cap if necessary.
4796  * Without capping the usage, a group could be seen as overloaded (CPU0 usage
4797  * at 121% + CPU1 usage at 80%) whereas CPU1 has 20% of available capacity
4798  */
4799 static int get_cpu_usage(int cpu)
4800 {
4801         unsigned long usage = cpu_rq(cpu)->cfs.utilization_load_avg;
4802         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
4803
4804         if (usage >= SCHED_LOAD_SCALE)
4805                 return capacity;
4806
4807         return (usage * capacity) >> SCHED_LOAD_SHIFT;
4808 }
4809
4810 /*
4811  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
4812  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
4813  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
4814  *
4815  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
4816  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
4817  *
4818  * Returns the target cpu number.
4819  *
4820  * preempt must be disabled.
4821  */
4822 static int
4823 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4824 {
4825         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4826         int cpu = smp_processor_id();
4827         int new_cpu = cpu;
4828         int want_affine = 0;
4829         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4830
4831         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4832                 want_affine = cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
4833
4834         rcu_read_lock();
4835         for_each_domain(cpu, tmp) {
4836                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4837                         continue;
4838
4839                 /*
4840                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4841                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4842                  */
4843                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4844                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4845                         affine_sd = tmp;
4846                         break;
4847                 }
4848
4849                 if (tmp->flags & sd_flag)
4850                         sd = tmp;
4851         }
4852
4853         if (affine_sd && cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4854                 prev_cpu = cpu;
4855
4856         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4857                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
4858                 goto unlock;
4859         }
4860
4861         while (sd) {
4862                 struct sched_group *group;
4863                 int weight;
4864
4865                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4866                         sd = sd->child;
4867                         continue;
4868                 }
4869
4870                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4871                 if (!group) {
4872                         sd = sd->child;
4873                         continue;
4874                 }
4875
4876                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4877                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4878                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4879                         sd = sd->child;
4880                         continue;
4881                 }
4882
4883                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4884                 cpu = new_cpu;
4885                 weight = sd->span_weight;
4886                 sd = NULL;
4887                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4888                         if (weight <= tmp->span_weight)
4889                                 break;
4890                         if (tmp->flags & sd_flag)
4891                                 sd = tmp;
4892                 }
4893                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4894         }
4895 unlock:
4896         rcu_read_unlock();
4897
4898         return new_cpu;
4899 }
4900
4901 /*
4902  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4903  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4904  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4905  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4906  */
4907 static void
4908 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4909 {
4910         struct sched_entity *se = &p->se;
4911         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4912
4913         /*
4914          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
4915          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
4916          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
4917          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
4918          */
4919         if (se->avg.decay_count) {
4920                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
4921                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
4922                                                 &cfs_rq->removed_load);
4923         }
4924
4925         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
4926         se->exec_start = 0;
4927 }
4928 #endif /* CONFIG_SMP */
4929
4930 static unsigned long
4931 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4932 {
4933         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
4934
4935         /*
4936          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
4937          * to virtual-time in his units.
4938          *
4939          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
4940          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
4941          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
4942          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
4943          * be smaller, again penalizing the lighter task.
4944          *
4945          * This is especially important for buddies when the leftmost
4946          * task is higher priority than the buddy.
4947          */
4948         return calc_delta_fair(gran, se);
4949 }
4950
4951 /*
4952  * Should 'se' preempt 'curr'.
4953  *
4954  *             |s1
4955  *        |s2
4956  *   |s3
4957  *         g
4958  *      |<--->|c
4959  *
4960  *  w(c, s1) = -1
4961  *  w(c, s2) =  0
4962  *  w(c, s3) =  1
4963  *
4964  */
4965 static int
4966 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4967 {
4968         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
4969
4970         if (vdiff <= 0)
4971                 return -1;
4972
4973         gran = wakeup_gran(curr, se);
4974         if (vdiff > gran)
4975                 return 1;
4976
4977         return 0;
4978 }
4979
4980 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
4981 {
4982         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4983                 return;
4984
4985         for_each_sched_entity(se)
4986                 cfs_rq_of(se)->last = se;
4987 }
4988
4989 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
4990 {
4991         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4992                 return;
4993
4994         for_each_sched_entity(se)
4995                 cfs_rq_of(se)->next = se;
4996 }
4997
4998 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
4999 {
5000         for_each_sched_entity(se)
5001                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5002 }
5003
5004 /*
5005  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5006  */
5007 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5008 {
5009         struct task_struct *curr = rq->curr;
5010         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5011         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5012         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5013         int next_buddy_marked = 0;
5014
5015         if (unlikely(se == pse))
5016                 return;
5017
5018         /*
5019          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5020          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5021          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5022          * next-buddy nomination below.
5023          */
5024         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5025                 return;
5026
5027         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5028                 set_next_buddy(pse);
5029                 next_buddy_marked = 1;
5030         }
5031
5032         /*
5033          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5034          * wake up path.
5035          *
5036          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5037          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5038          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5039          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5040          * below.
5041          */
5042         if (test_tsk_need_resched(curr))
5043                 return;
5044
5045         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5046         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5047             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5048                 goto preempt;
5049
5050         /*
5051          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5052          * is driven by the tick):
5053          */
5054         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5055                 return;
5056
5057         find_matching_se(&se, &pse);
5058         update_curr(cfs_rq_of(se));
5059         BUG_ON(!pse);
5060         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5061                 /*
5062                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5063                  * triggering this preemption.
5064                  */
5065                 if (!next_buddy_marked)
5066                         set_next_buddy(pse);
5067                 goto preempt;
5068         }
5069
5070         return;
5071
5072 preempt:
5073         resched_curr(rq);
5074         /*
5075          * Only set the backward buddy when the current task is still
5076          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5077          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5078          * point, either of which can * drop the rq lock.
5079          *
5080          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5081          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5082          */
5083         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5084                 return;
5085
5086         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5087                 set_last_buddy(se);
5088 }
5089
5090 static struct task_struct *
5091 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5092 {
5093         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5094         struct sched_entity *se;
5095         struct task_struct *p;
5096         int new_tasks;
5097
5098 again:
5099 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5100         if (!cfs_rq->nr_running)
5101                 goto idle;
5102
5103         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5104                 goto simple;
5105
5106         /*
5107          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5108          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5109          *
5110          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5111          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5112          */
5113
5114         do {
5115                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5116
5117                 /*
5118                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5119                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5120                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5121                  * forget we've ever seen it.
5122                  */
5123                 if (curr && curr->on_rq)
5124                         update_curr(cfs_rq);
5125                 else
5126                         curr = NULL;
5127
5128                 /*
5129                  * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the throttle and
5130                  * dequeue its entity in the parent(s). Therefore the 'simple'
5131                  * nr_running test will indeed be correct.
5132                  */
5133                 if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5134                         goto simple;
5135
5136                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5137                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5138         } while (cfs_rq);
5139
5140         p = task_of(se);
5141
5142         /*
5143          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5144          * is a different task than we started out with, try and touch the
5145          * least amount of cfs_rqs.
5146          */
5147         if (prev != p) {
5148                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5149
5150                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5151                         int se_depth = se->depth;
5152                         int pse_depth = pse->depth;
5153
5154                         if (se_depth <= pse_depth) {
5155                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5156                                 pse = parent_entity(pse);
5157                         }
5158                         if (se_depth >= pse_depth) {
5159                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5160                                 se = parent_entity(se);
5161                         }
5162                 }
5163
5164                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5165                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5166         }
5167
5168         if (hrtick_enabled(rq))
5169                 hrtick_start_fair(rq, p);
5170
5171         return p;
5172 simple:
5173         cfs_rq = &rq->cfs;
5174 #endif
5175
5176         if (!cfs_rq->nr_running)
5177                 goto idle;
5178
5179         put_prev_task(rq, prev);
5180
5181         do {
5182                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5183                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5184                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5185         } while (cfs_rq);
5186
5187         p = task_of(se);
5188
5189         if (hrtick_enabled(rq))
5190                 hrtick_start_fair(rq, p);
5191
5192         return p;
5193
5194 idle:
5195         new_tasks = idle_balance(rq);
5196         /*
5197          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5198          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5199          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5200          */
5201         if (new_tasks < 0)
5202                 return RETRY_TASK;
5203
5204         if (new_tasks > 0)
5205                 goto again;
5206
5207         return NULL;
5208 }
5209
5210 /*
5211  * Account for a descheduled task:
5212  */
5213 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5214 {
5215         struct sched_entity *se = &prev->se;
5216         struct cfs_rq *cfs_rq;
5217
5218         for_each_sched_entity(se) {
5219                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5220                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5221         }
5222 }
5223
5224 /*
5225  * sched_yield() is very simple
5226  *
5227  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5228  */
5229 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5230 {
5231         struct task_struct *curr = rq->curr;
5232         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5233         struct sched_entity *se = &curr->se;
5234
5235         /*
5236          * Are we the only task in the tree?
5237          */
5238         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5239                 return;
5240
5241         clear_buddies(cfs_rq, se);
5242
5243         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5244                 update_rq_clock(rq);
5245                 /*
5246                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5247                  */
5248                 update_curr(cfs_rq);
5249                 /*
5250                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5251                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5252                  * and double the fastpath cost.
5253                  */
5254                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5255         }
5256
5257         set_skip_buddy(se);
5258 }
5259
5260 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5261 {
5262         struct sched_entity *se = &p->se;
5263
5264         /* throttled hierarchies are not runnable */
5265         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5266                 return false;
5267
5268         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5269         set_next_buddy(se);
5270
5271         yield_task_fair(rq);
5272
5273         return true;
5274 }
5275
5276 #ifdef CONFIG_SMP
5277 /**************************************************
5278  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5279  *
5280  * BASICS
5281  *
5282  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5283  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5284  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5285  *
5286  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5287  *
5288  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5289  * W_i,0 is defined as:
5290  *
5291  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5292  *
5293  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5294  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5295  *
5296  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5297  * weight:
5298  *
5299  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5300  *
5301  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5302  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5303  * can also include other factors [XXX].
5304  *
5305  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5306  * directly from (1):
5307  *
5308  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5309  *
5310  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5311  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5312  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5313  *
5314  * [XXX expand on:
5315  *     - infeasible weights;
5316  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5317  *
5318  *
5319  * SCHED DOMAINS
5320  *
5321  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5322  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5323  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5324  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5325  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5326  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5327  * the groups.
5328  *
5329  * This yields:
5330  *
5331  *     log_2 n     1     n
5332  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5333  *     i = 0      2^i   2^i
5334  *                               `- size of each group
5335  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5336  *         |         `- freq
5337  *         `- sum over all levels
5338  *
5339  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5340  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5341  *
5342  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5343  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5344  *
5345  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5346  *
5347  *             log_2 n     
5348  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5349  *             k = 0
5350  *
5351  * And you'll find that:
5352  *
5353  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5354  *
5355  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5356  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5357  * of:
5358  *
5359  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5360  *
5361  *
5362  * WORK CONSERVING
5363  *
5364  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5365  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5366  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5367  *
5368  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5369  * time.
5370  *
5371  * [XXX more?]
5372  *
5373  *
5374  * CGROUPS
5375  *
5376  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5377  *
5378  *                                s_k,i
5379  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5380  *                                 S_k
5381  *
5382  * Where
5383  *
5384  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5385  *
5386  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5387  *
5388  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5389  * property.
5390  *
5391  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5392  *      rewrite all of this once again.]
5393  */ 
5394
5395 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5396
5397 enum fbq_type { regular, remote, all };
5398
5399 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5400 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5401 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5402 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5403
5404 struct lb_env {
5405         struct sched_domain     *sd;
5406
5407         struct rq               *src_rq;
5408         int                     src_cpu;
5409
5410         int                     dst_cpu;
5411         struct rq               *dst_rq;
5412
5413         struct cpumask          *dst_grpmask;
5414         int                     new_dst_cpu;
5415         enum cpu_idle_type      idle;
5416         long                    imbalance;
5417         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5418         struct cpumask          *cpus;
5419
5420         unsigned int            flags;
5421
5422         unsigned int            loop;
5423         unsigned int            loop_break;
5424         unsigned int            loop_max;
5425
5426         enum fbq_type           fbq_type;
5427         struct list_head        tasks;
5428 };
5429
5430 /*
5431  * Is this task likely cache-hot:
5432  */
5433 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5434 {
5435         s64 delta;
5436
5437         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5438
5439         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5440                 return 0;
5441
5442         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5443                 return 0;
5444
5445         /*
5446          * Buddy candidates are cache hot:
5447          */
5448         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5449                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5450                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5451                 return 1;
5452
5453         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5454                 return 1;
5455         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5456                 return 0;
5457
5458         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5459
5460         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5461 }
5462
5463 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5464 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
5465 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5466 {
5467         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5468         int src_nid, dst_nid;
5469
5470         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults ||
5471             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
5472                 return false;
5473         }
5474
5475         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5476         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5477
5478         if (src_nid == dst_nid)
5479                 return false;
5480
5481         if (numa_group) {
5482                 /* Task is already in the group's interleave set. */
5483                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5484                         return false;
5485
5486                 /* Task is moving into the group's interleave set. */
5487                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5488                         return true;
5489
5490                 return group_faults(p, dst_nid) > group_faults(p, src_nid);
5491         }
5492
5493         /* Encourage migration to the preferred node. */
5494         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5495                 return true;
5496
5497         return task_faults(p, dst_nid) > task_faults(p, src_nid);
5498 }
5499
5500
5501 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5502 {
5503         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5504         int src_nid, dst_nid;
5505
5506         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
5507                 return false;
5508
5509         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5510                 return false;
5511
5512         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5513         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5514
5515         if (src_nid == dst_nid)
5516                 return false;
5517
5518         if (numa_group) {
5519                 /* Task is moving within/into the group's interleave set. */
5520                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5521                         return false;
5522
5523                 /* Task is moving out of the group's interleave set. */
5524                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5525                         return true;
5526
5527                 return group_faults(p, dst_nid) < group_faults(p, src_nid);
5528         }
5529
5530         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5531         if (src_nid == p->numa_preferred_nid)
5532                 return true;
5533
5534         return task_faults(p, dst_nid) < task_faults(p, src_nid);
5535 }
5536
5537 #else
5538 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
5539                                              struct lb_env *env)
5540 {
5541         return false;
5542 }
5543
5544 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5545                                              struct lb_env *env)
5546 {
5547         return false;
5548 }
5549 #endif
5550
5551 /*
5552  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5553  */
5554 static
5555 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5556 {
5557         int tsk_cache_hot = 0;
5558
5559         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5560
5561         /*
5562          * We do not migrate tasks that are:
5563          * 1) throttled_lb_pair, or
5564          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5565          * 3) running (obviously), or
5566          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5567          */
5568         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5569                 return 0;
5570
5571         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5572                 int cpu;
5573
5574                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5575
5576                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5577
5578                 /*
5579                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5580                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5581                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5582                  *
5583                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5584                  * one in current iteration.
5585                  */
5586                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5587                         return 0;
5588
5589                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5590                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5591                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5592                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5593                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5594                                 break;
5595                         }
5596                 }
5597
5598                 return 0;
5599         }
5600
5601         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5602         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5603
5604         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5605                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5606                 return 0;
5607         }
5608
5609         /*
5610          * Aggressive migration if:
5611          * 1) destination numa is preferred
5612          * 2) task is cache cold, or
5613          * 3) too many balance attempts have failed.
5614          */
5615         tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5616         if (!tsk_cache_hot)
5617                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5618
5619         if (migrate_improves_locality(p, env) || !tsk_cache_hot ||
5620             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5621                 if (tsk_cache_hot) {
5622                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5623                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5624                 }
5625                 return 1;
5626         }
5627
5628         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5629         return 0;
5630 }
5631
5632 /*
5633  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5634  */
5635 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5636 {
5637         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5638
5639         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5640         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5641         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5642 }
5643
5644 /*
5645  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5646  * part of active balancing operations within "domain".
5647  *
5648  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5649  */
5650 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5651 {
5652         struct task_struct *p, *n;
5653
5654         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5655
5656         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5657                 if (!can_migrate_task(p, env))
5658                         continue;
5659
5660                 detach_task(p, env);
5661
5662                 /*
5663                  * Right now, this is only the second place where
5664                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5665                  * so we can safely collect stats here rather than
5666                  * inside detach_tasks().
5667                  */
5668                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5669                 return p;
5670         }
5671         return NULL;
5672 }
5673
5674 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5675
5676 /*
5677  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5678  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5679  *
5680  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5681  */
5682 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5683 {
5684         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5685         struct task_struct *p;
5686         unsigned long load;
5687         int detached = 0;
5688
5689         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5690
5691         if (env->imbalance <= 0)
5692                 return 0;
5693
5694         while (!list_empty(tasks)) {
5695                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5696
5697                 env->loop++;
5698                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5699                 if (env->loop > env->loop_max)
5700                         break;
5701
5702                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5703                 if (env->loop > env->loop_break) {
5704                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5705                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5706                         break;
5707                 }
5708
5709                 if (!can_migrate_task(p, env))
5710                         goto next;
5711
5712                 load = task_h_load(p);
5713
5714                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5715                         goto next;
5716
5717                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5718                         goto next;
5719
5720                 detach_task(p, env);
5721                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5722
5723                 detached++;
5724                 env->imbalance -= load;
5725
5726 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5727                 /*
5728                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5729                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5730                  * the critical section.
5731                  */
5732                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5733                         break;
5734 #endif
5735
5736                 /*
5737                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5738                  * weighted load.
5739                  */
5740                 if (env->imbalance <= 0)
5741                         break;
5742
5743                 continue;
5744 next:
5745                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5746         }
5747
5748         /*
5749          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5750          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5751          * than inside detach_one_task().
5752          */
5753         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5754
5755         return detached;
5756 }
5757
5758 /*
5759  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5760  */
5761 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5762 {
5763         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5764
5765         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5766         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5767         activate_task(rq, p, 0);
5768         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5769 }
5770
5771 /*
5772  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5773  * its new rq.
5774  */
5775 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5776 {
5777         raw_spin_lock(&rq->lock);
5778         attach_task(rq, p);
5779         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5780 }
5781
5782 /*
5783  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5784  * new rq.
5785  */
5786 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5787 {
5788         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5789         struct task_struct *p;
5790
5791         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5792
5793         while (!list_empty(tasks)) {
5794                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5795                 list_del_init(&p->se.group_node);
5796
5797                 attach_task(env->dst_rq, p);
5798         }
5799
5800         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
5801 }
5802
5803 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5804 /*
5805  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
5806  */
5807 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
5808 {
5809         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5810         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5811
5812         /* throttled entities do not contribute to load */
5813         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5814                 return;
5815
5816         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
5817
5818         if (se) {
5819                 update_entity_load_avg(se, 1);
5820                 /*
5821                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
5822                  * list removal.  This generally implies that all our children
5823                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
5824                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
5825                  * at enqueue.
5826                  *
5827                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
5828                  */
5829                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
5830                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5831         } else {
5832                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5833                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
5834         }
5835 }
5836
5837 static void update_blocked_averages(int cpu)
5838 {
5839         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5840         struct cfs_rq *cfs_rq;
5841         unsigned long flags;
5842
5843         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5844         update_rq_clock(rq);
5845         /*
5846          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5847          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5848          */
5849         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5850                 /*
5851                  * Note: We may want to consider periodically releasing
5852                  * rq->lock about these updates so that creating many task
5853                  * groups does not result in continually extending hold time.
5854                  */
5855                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
5856         }
5857
5858         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5859 }
5860
5861 /*
5862  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5863  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5864  * group is a fraction of its parents load.
5865  */
5866 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5867 {
5868         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5869         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5870         unsigned long now = jiffies;
5871         unsigned long load;
5872
5873         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5874                 return;
5875
5876         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5877         for_each_sched_entity(se) {
5878                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5879                 cfs_rq->h_load_next = se;
5880                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5881                         break;
5882         }
5883
5884         if (!se) {
5885                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
5886                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5887         }
5888
5889         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5890                 load = cfs_rq->h_load;
5891                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
5892                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5893                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5894                 cfs_rq->h_load = load;
5895                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5896         }
5897 }
5898
5899 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5900 {
5901         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5902
5903         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5904         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
5905                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5906 }
5907 #else
5908 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5909 {
5910 }
5911
5912 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5913 {
5914         return p->se.avg.load_avg_contrib;
5915 }
5916 #endif
5917
5918 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5919
5920 enum group_type {
5921         group_other = 0,
5922         group_imbalanced,
5923         group_overloaded,
5924 };
5925
5926 /*
5927  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5928  */
5929 struct sg_lb_stats {
5930         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5931         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5932         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5933         unsigned long load_per_task;
5934         unsigned long group_capacity;
5935         unsigned long group_usage; /* Total usage of the group */
5936         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5937         unsigned int idle_cpus;
5938         unsigned int group_weight;
5939         enum group_type group_type;
5940         int group_no_capacity;
5941 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5942         unsigned int nr_numa_running;
5943         unsigned int nr_preferred_running;
5944 #endif
5945 };
5946
5947 /*
5948  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5949  *               during load balancing.
5950  */
5951 struct sd_lb_stats {
5952         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5953         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5954         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5955         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
5956         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5957
5958         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5959         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5960 };
5961
5962 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
5963 {
5964         /*
5965          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
5966          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
5967          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
5968          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
5969          */
5970         *sds = (struct sd_lb_stats){
5971                 .busiest = NULL,
5972                 .local = NULL,
5973                 .total_load = 0UL,
5974                 .total_capacity = 0UL,
5975                 .busiest_stat = {
5976                         .avg_load = 0UL,
5977                         .sum_nr_running = 0,
5978                         .group_type = group_other,
5979                 },
5980         };
5981 }
5982
5983 /**
5984  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
5985  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
5986  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
5987  *
5988  * Return: The load index.
5989  */
5990 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
5991                                         enum cpu_idle_type idle)
5992 {
5993         int load_idx;
5994
5995         switch (idle) {
5996         case CPU_NOT_IDLE:
5997                 load_idx = sd->busy_idx;
5998                 break;
5999
6000         case CPU_NEWLY_IDLE:
6001                 load_idx = sd->newidle_idx;
6002                 break;
6003         default:
6004                 load_idx = sd->idle_idx;
6005                 break;
6006         }
6007
6008         return load_idx;
6009 }
6010
6011 static unsigned long default_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6012 {
6013         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && (sd->span_weight > 1))
6014                 return sd->smt_gain / sd->span_weight;
6015
6016         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
6017 }
6018
6019 unsigned long __weak arch_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6020 {
6021         return default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6022 }
6023
6024 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6025 {
6026         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6027         u64 total, used, age_stamp, avg;
6028         s64 delta;
6029
6030         /*
6031          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6032          * we read them once before doing sanity checks on them.
6033          */
6034         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
6035         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
6036         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6037
6038         if (unlikely(delta < 0))
6039                 delta = 0;
6040
6041         total = sched_avg_period() + delta;
6042
6043         used = div_u64(avg, total);
6044
6045         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6046                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6047
6048         return 1;
6049 }
6050
6051 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6052 {
6053         unsigned long capacity = SCHED_CAPACITY_SCALE;
6054         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6055
6056         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
6057                 capacity *= arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6058         else
6059                 capacity *= default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6060
6061         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6062
6063         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6064
6065         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6066         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6067
6068         if (!capacity)
6069                 capacity = 1;
6070
6071         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6072         sdg->sgc->capacity = capacity;
6073 }
6074
6075 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6076 {
6077         struct sched_domain *child = sd->child;
6078         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6079         unsigned long capacity;
6080         unsigned long interval;
6081
6082         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6083         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6084         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6085
6086         if (!child) {
6087                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6088                 return;
6089         }
6090
6091         capacity = 0;
6092
6093         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6094                 /*
6095                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6096                  * span the current group.
6097                  */
6098
6099                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6100                         struct sched_group_capacity *sgc;
6101                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6102
6103                         /*
6104                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6105                          * gets here before we've attached the domains to the
6106                          * runqueues.
6107                          *
6108                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6109                          * in update_cpu_capacity().
6110                          *
6111                          * This avoids capacity from being 0 and
6112                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6113                          */
6114                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6115                                 capacity += capacity_of(cpu);
6116                                 continue;
6117                         }
6118
6119                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6120                         capacity += sgc->capacity;
6121                 }
6122         } else  {
6123                 /*
6124                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6125                  * span the current group.
6126                  */ 
6127
6128                 group = child->groups;
6129                 do {
6130                         capacity += group->sgc->capacity;
6131                         group = group->next;
6132                 } while (group != child->groups);
6133         }
6134
6135         sdg->sgc->capacity = capacity;
6136 }
6137
6138 /*
6139  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6140  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6141  * Return true is the capacity is reduced
6142  */
6143 static inline int
6144 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6145 {
6146         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6147                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6148 }
6149
6150 /*
6151  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6152  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6153  *
6154  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6155  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6156  * Something like:
6157  *
6158  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6159  *              *     * * *
6160  *
6161  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6162  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6163  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6164  *
6165  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6166  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6167  * moving tasks due to affinity constraints.
6168  *
6169  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6170  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6171  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6172  * to create an effective group imbalance.
6173  *
6174  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6175  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6176  * subtle and fragile situation.
6177  */
6178
6179 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6180 {
6181         return group->sgc->imbalance;
6182 }
6183
6184 /*
6185  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6186  * be used by some tasks.
6187  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6188  * smaller than the number of CPUs or if the usage is lower than the available
6189  * capacity for CFS tasks.
6190  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6191  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6192  * capacity in meaningful for the load balancer.
6193  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6194  * any benefit for the load balance.
6195  */
6196 static inline bool
6197 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6198 {
6199         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6200                 return true;
6201
6202         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6203                         (sgs->group_usage * env->sd->imbalance_pct))
6204                 return true;
6205
6206         return false;
6207 }
6208
6209 /*
6210  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6211  *  handle.
6212  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6213  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6214  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6215  *  false.
6216  */
6217 static inline bool
6218 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6219 {
6220         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6221                 return false;
6222
6223         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6224                         (sgs->group_usage * env->sd->imbalance_pct))
6225                 return true;
6226
6227         return false;
6228 }
6229
6230 static enum group_type group_classify(struct lb_env *env,
6231                 struct sched_group *group,
6232                 struct sg_lb_stats *sgs)
6233 {
6234         if (sgs->group_no_capacity)
6235                 return group_overloaded;
6236
6237         if (sg_imbalanced(group))
6238                 return group_imbalanced;
6239
6240         return group_other;
6241 }
6242
6243 /**
6244  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6245  * @env: The load balancing environment.
6246  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6247  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6248  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6249  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6250  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6251  */
6252 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6253                         struct sched_group *group, int load_idx,
6254                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6255                         bool *overload)
6256 {
6257         unsigned long load;
6258         int i;
6259
6260         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6261
6262         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6263                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6264
6265                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6266                 if (local_group)
6267                         load = target_load(i, load_idx);
6268                 else
6269                         load = source_load(i, load_idx);
6270
6271                 sgs->group_load += load;
6272                 sgs->group_usage += get_cpu_usage(i);
6273                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6274
6275                 if (rq->nr_running > 1)
6276                         *overload = true;
6277
6278 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6279                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6280                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6281 #endif
6282                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6283                 if (idle_cpu(i))
6284                         sgs->idle_cpus++;
6285         }
6286
6287         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6288         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6289         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6290
6291         if (sgs->sum_nr_running)
6292                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6293
6294         sgs->group_weight = group->group_weight;
6295
6296         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6297         sgs->group_type = group_classify(env, group, sgs);
6298 }
6299
6300 /**
6301  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6302  * @env: The load balancing environment.
6303  * @sds: sched_domain statistics
6304  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6305  * @sgs: sched_group statistics
6306  *
6307  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6308  * busiest group.
6309  *
6310  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6311  * busiest group. %false otherwise.
6312  */
6313 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6314                                    struct sd_lb_stats *sds,
6315                                    struct sched_group *sg,
6316                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6317 {
6318         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6319
6320         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6321                 return true;
6322
6323         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6324                 return false;
6325
6326         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6327                 return false;
6328
6329         /* This is the busiest node in its class. */
6330         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6331                 return true;
6332
6333         /*
6334          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6335          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6336          * higher than ourself as busy.
6337          */
6338         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6339                 if (!sds->busiest)
6340                         return true;
6341
6342                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6343                         return true;
6344         }
6345
6346         return false;
6347 }
6348
6349 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6350 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6351 {
6352         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6353                 return regular;
6354         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6355                 return remote;
6356         return all;
6357 }
6358
6359 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6360 {
6361         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6362                 return regular;
6363         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6364                 return remote;
6365         return all;
6366 }
6367 #else
6368 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6369 {
6370         return all;
6371 }
6372
6373 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6374 {
6375         return regular;
6376 }
6377 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6378
6379 /**
6380  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6381  * @env: The load balancing environment.
6382  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6383  */
6384 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6385 {
6386         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6387         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6388         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6389         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6390         bool overload = false;
6391
6392         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6393                 prefer_sibling = 1;
6394
6395         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6396
6397         do {
6398                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6399                 int local_group;
6400
6401                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6402                 if (local_group) {
6403                         sds->local = sg;
6404                         sgs = &sds->local_stat;
6405
6406                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6407                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6408                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6409                 }
6410
6411                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6412                                                 &overload);
6413
6414                 if (local_group)
6415                         goto next_group;
6416
6417                 /*
6418                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6419                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6420                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6421                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6422                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6423                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6424                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6425                  * the tasks on the system).
6426                  */
6427                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6428                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6429                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6430                         sgs->group_no_capacity = 1;
6431                         sgs->group_type = group_overloaded;
6432                 }
6433
6434                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6435                         sds->busiest = sg;
6436                         sds->busiest_stat = *sgs;
6437                 }
6438
6439 next_group:
6440                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6441                 sds->total_load += sgs->group_load;
6442                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6443
6444                 sg = sg->next;
6445         } while (sg != env->sd->groups);
6446
6447         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6448                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6449
6450         if (!env->sd->parent) {
6451                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6452                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6453                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6454         }
6455
6456 }
6457
6458 /**
6459  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6460  *                      sched doman.
6461  *
6462  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6463  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6464  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6465  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6466  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6467  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6468  *
6469  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6470  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6471  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6472  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6473  * number.
6474  *
6475  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6476  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6477  *
6478  * @env: The load balancing environment.
6479  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6480  */
6481 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6482 {
6483         int busiest_cpu;
6484
6485         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6486                 return 0;
6487
6488         if (!sds->busiest)
6489                 return 0;
6490
6491         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6492         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6493                 return 0;
6494
6495         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6496                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6497                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6498
6499         return 1;
6500 }
6501
6502 /**
6503  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6504  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6505  *                      load balancing.
6506  * @env: The load balancing environment.
6507  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6508  */
6509 static inline
6510 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6511 {
6512         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6513         unsigned int imbn = 2;
6514         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6515         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6516
6517         local = &sds->local_stat;
6518         busiest = &sds->busiest_stat;
6519
6520         if (!local->sum_nr_running)
6521                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6522         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6523                 imbn = 1;
6524
6525         scaled_busy_load_per_task =
6526                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6527                 busiest->group_capacity;
6528
6529         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6530             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6531                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6532                 return;
6533         }
6534
6535         /*
6536          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6537          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6538          * moving them.
6539          */
6540
6541         capa_now += busiest->group_capacity *
6542                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6543         capa_now += local->group_capacity *
6544                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6545         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6546
6547         /* Amount of load we'd subtract */
6548         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6549                 capa_move += busiest->group_capacity *
6550                             min(busiest->load_per_task,
6551                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6552         }
6553
6554         /* Amount of load we'd add */
6555         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6556             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6557                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6558                       local->group_capacity;
6559         } else {
6560                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6561                       local->group_capacity;
6562         }
6563         capa_move += local->group_capacity *
6564                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6565         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6566
6567         /* Move if we gain throughput */
6568         if (capa_move > capa_now)
6569                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6570 }
6571
6572 /**
6573  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6574  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6575  * @env: load balance environment
6576  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6577  */
6578 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6579 {
6580         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6581         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6582
6583         local = &sds->local_stat;
6584         busiest = &sds->busiest_stat;
6585
6586         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6587                 /*
6588                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6589                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6590                  */
6591                 busiest->load_per_task =
6592                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6593         }
6594
6595         /*
6596          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6597          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6598          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6599          */
6600         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6601             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6602                 env->imbalance = 0;
6603                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6604         }
6605
6606         /*
6607          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6608          */
6609         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6610             local->group_type   == group_overloaded) {
6611                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6612                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6613                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6614                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6615                 else
6616                         load_above_capacity = ~0UL;
6617         }
6618
6619         /*
6620          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6621          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6622          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6623          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6624          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6625          * for the minimum possible imbalance.
6626          */
6627         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6628
6629         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6630         env->imbalance = min(
6631                 max_pull * busiest->group_capacity,
6632                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6633         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6634
6635         /*
6636          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6637          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6638          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6639          * moved
6640          */
6641         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6642                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6643 }
6644
6645 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6646
6647 /**
6648  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6649  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6650  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6651  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6652  * such a group exists.
6653  *
6654  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6655  * to restore balance.
6656  *
6657  * @env: The load balancing environment.
6658  *
6659  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6660  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6661  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6662  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6663  */
6664 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6665 {
6666         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6667         struct sd_lb_stats sds;
6668
6669         init_sd_lb_stats(&sds);
6670
6671         /*
6672          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6673          * this level.
6674          */
6675         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6676         local = &sds.local_stat;
6677         busiest = &sds.busiest_stat;
6678
6679         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6680         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6681             check_asym_packing(env, &sds))
6682                 return sds.busiest;
6683
6684         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6685         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6686                 goto out_balanced;
6687
6688         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6689                                                 / sds.total_capacity;
6690
6691         /*
6692          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6693          * work because they assume all things are equal, which typically
6694          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6695          */
6696         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6697                 goto force_balance;
6698
6699         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6700         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
6701             busiest->group_no_capacity)
6702                 goto force_balance;
6703
6704         /*
6705          * If the local group is busier than the selected busiest group
6706          * don't try and pull any tasks.
6707          */
6708         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6709                 goto out_balanced;
6710
6711         /*
6712          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6713          * average load.
6714          */
6715         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6716                 goto out_balanced;
6717
6718         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6719                 /*
6720                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6721                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6722                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6723                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6724                  * might end up to just move the imbalance on another group
6725                  */
6726                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6727                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6728                         goto out_balanced;
6729         } else {
6730                 /*
6731                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6732                  * imbalance_pct to be conservative.
6733                  */
6734                 if (100 * busiest->avg_load <=
6735                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6736                         goto out_balanced;
6737         }
6738
6739 force_balance:
6740         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6741         calculate_imbalance(env, &sds);
6742         return sds.busiest;
6743
6744 out_balanced:
6745         env->imbalance = 0;
6746         return NULL;
6747 }
6748
6749 /*
6750  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6751  */
6752 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6753                                      struct sched_group *group)
6754 {
6755         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6756         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6757         int i;
6758
6759         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6760                 unsigned long capacity, wl;
6761                 enum fbq_type rt;
6762
6763                 rq = cpu_rq(i);
6764                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6765
6766                 /*
6767                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6768                  *  - regular: there are !numa tasks
6769                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6770                  *  - all:     there is no distinction
6771                  *
6772                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6773                  * ignore those when there's better options.
6774                  *
6775                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6776                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6777                  * queue by moving tasks around inside the node.
6778                  *
6779                  * If we cannot move enough load due to this classification
6780                  * the next pass will adjust the group classification and
6781                  * allow migration of more tasks.
6782                  *
6783                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6784                  */
6785                 if (rt > env->fbq_type)
6786                         continue;
6787
6788                 capacity = capacity_of(i);
6789
6790                 wl = weighted_cpuload(i);
6791
6792                 /*
6793                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6794                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6795                  */
6796
6797                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
6798                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
6799                         continue;
6800
6801                 /*
6802                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6803                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6804                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6805                  * potentially running at a lower capacity.
6806                  *
6807                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6808                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6809                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6810                  * our previous maximum.
6811                  */
6812                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6813                         busiest_load = wl;
6814                         busiest_capacity = capacity;
6815                         busiest = rq;
6816                 }
6817         }
6818
6819         return busiest;
6820 }
6821
6822 /*
6823  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6824  * so long as it is large enough.
6825  */
6826 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6827
6828 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6829 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6830
6831 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6832 {
6833         struct sched_domain *sd = env->sd;
6834
6835         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6836
6837                 /*
6838                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6839                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6840                  * lowest numbered CPUs.
6841                  */
6842                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6843                         return 1;
6844         }
6845
6846         /*
6847          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
6848          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
6849          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
6850          * available on dst_cpu.
6851          */
6852         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
6853             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
6854                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
6855                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
6856                         return 1;
6857         }
6858
6859         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6860 }
6861
6862 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6863
6864 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6865 {
6866         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6867         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6868         int cpu, balance_cpu = -1;
6869
6870         /*
6871          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6872          * to do the newly idle load balance.
6873          */
6874         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6875                 return 1;
6876
6877         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6878         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6879         /* Try to find first idle cpu */
6880         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6881                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6882                         continue;
6883
6884                 balance_cpu = cpu;
6885                 break;
6886         }
6887
6888         if (balance_cpu == -1)
6889                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6890
6891         /*
6892          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6893          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6894          */
6895         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6896 }
6897
6898 /*
6899  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6900  * tasks if there is an imbalance.
6901  */
6902 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6903                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6904                         int *continue_balancing)
6905 {
6906         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6907         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6908         struct sched_group *group;
6909         struct rq *busiest;
6910         unsigned long flags;
6911         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
6912
6913         struct lb_env env = {
6914                 .sd             = sd,
6915                 .dst_cpu        = this_cpu,
6916                 .dst_rq         = this_rq,
6917                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6918                 .idle           = idle,
6919                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6920                 .cpus           = cpus,
6921                 .fbq_type       = all,
6922                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
6923         };
6924
6925         /*
6926          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6927          * other cpus in our group
6928          */
6929         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6930                 env.dst_grpmask = NULL;
6931
6932         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6933
6934         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6935
6936 redo:
6937         if (!should_we_balance(&env)) {
6938                 *continue_balancing = 0;
6939                 goto out_balanced;
6940         }
6941
6942         group = find_busiest_group(&env);
6943         if (!group) {
6944                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6945                 goto out_balanced;
6946         }
6947
6948         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6949         if (!busiest) {
6950                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6951                 goto out_balanced;
6952         }
6953
6954         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6955
6956         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6957
6958         env.src_cpu = busiest->cpu;
6959         env.src_rq = busiest;
6960
6961         ld_moved = 0;
6962         if (busiest->nr_running > 1) {
6963                 /*
6964                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6965                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
6966                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
6967                  * correctly treated as an imbalance.
6968                  */
6969                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6970                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
6971
6972 more_balance:
6973                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6974
6975                 /*
6976                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
6977                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
6978                  */
6979                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
6980
6981                 /*
6982                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
6983                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
6984                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
6985                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
6986                  * See task_rq_lock() family for the details.
6987                  */
6988
6989                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
6990
6991                 if (cur_ld_moved) {
6992                         attach_tasks(&env);
6993                         ld_moved += cur_ld_moved;
6994                 }
6995
6996                 local_irq_restore(flags);
6997
6998                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
6999                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7000                         goto more_balance;
7001                 }
7002
7003                 /*
7004                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7005                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7006                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7007                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7008                  * sched_group.
7009                  *
7010                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7011                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7012                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7013                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7014                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7015                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7016                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7017                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7018                  * This however should not happen so much in practice and
7019                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7020                  * excess load moved.
7021                  */
7022                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7023
7024                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7025                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7026
7027                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7028                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7029                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7030                         env.loop         = 0;
7031                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7032
7033                         /*
7034                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7035                          * need to continue with same src_cpu.
7036                          */
7037                         goto more_balance;
7038                 }
7039
7040                 /*
7041                  * We failed to reach balance because of affinity.
7042                  */
7043                 if (sd_parent) {
7044                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7045
7046                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7047                                 *group_imbalance = 1;
7048                 }
7049
7050                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7051                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7052                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7053                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7054                                 env.loop = 0;
7055                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7056                                 goto redo;
7057                         }
7058                         goto out_all_pinned;
7059                 }
7060         }
7061
7062         if (!ld_moved) {
7063                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7064                 /*
7065                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7066                  * We do not want newidle balance, which can be very
7067                  * frequent, pollute the failure counter causing
7068                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7069                  */
7070                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7071                         sd->nr_balance_failed++;
7072
7073                 if (need_active_balance(&env)) {
7074                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7075
7076                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7077                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7078                          * moved to this_cpu
7079                          */
7080                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7081                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7082                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7083                                                             flags);
7084                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7085                                 goto out_one_pinned;
7086                         }
7087
7088                         /*
7089                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7090                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7091                          * only after active load balance is finished.
7092                          */
7093                         if (!busiest->active_balance) {
7094                                 busiest->active_balance = 1;
7095                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7096                                 active_balance = 1;
7097                         }
7098                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7099
7100                         if (active_balance) {
7101                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7102                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7103                                         &busiest->active_balance_work);
7104                         }
7105
7106                         /*
7107                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7108                          * counter.
7109                          */
7110                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7111                 }
7112         } else
7113                 sd->nr_balance_failed = 0;
7114
7115         if (likely(!active_balance)) {
7116                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7117                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7118         } else {
7119                 /*
7120                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7121                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7122                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7123                  * detach_tasks).
7124                  */
7125                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7126                         sd->balance_interval *= 2;
7127         }
7128
7129         goto out;
7130
7131 out_balanced:
7132         /*
7133          * We reach balance although we may have faced some affinity
7134          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7135          */
7136         if (sd_parent) {
7137                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7138
7139                 if (*group_imbalance)
7140                         *group_imbalance = 0;
7141         }
7142
7143 out_all_pinned:
7144         /*
7145          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7146          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7147          * can try to migrate them.
7148          */
7149         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7150
7151         sd->nr_balance_failed = 0;
7152
7153 out_one_pinned:
7154         /* tune up the balancing interval */
7155         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7156                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7157                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7158                 sd->balance_interval *= 2;
7159
7160         ld_moved = 0;
7161 out:
7162         return ld_moved;
7163 }
7164
7165 static inline unsigned long
7166 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7167 {
7168         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7169
7170         if (cpu_busy)
7171                 interval *= sd->busy_factor;
7172
7173         /* scale ms to jiffies */
7174         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7175         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7176
7177         return interval;
7178 }
7179
7180 static inline void
7181 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7182 {
7183         unsigned long interval, next;
7184
7185         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7186         next = sd->last_balance + interval;
7187
7188         if (time_after(*next_balance, next))
7189                 *next_balance = next;
7190 }
7191
7192 /*
7193  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7194  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7195  */
7196 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7197 {
7198         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7199         int this_cpu = this_rq->cpu;
7200         struct sched_domain *sd;
7201         int pulled_task = 0;
7202         u64 curr_cost = 0;
7203
7204         idle_enter_fair(this_rq);
7205
7206         /*
7207          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7208          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7209          */
7210         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7211
7212         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7213             !this_rq->rd->overload) {
7214                 rcu_read_lock();
7215                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7216                 if (sd)
7217                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7218                 rcu_read_unlock();
7219
7220                 goto out;
7221         }
7222
7223         /*
7224          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
7225          */
7226         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7227
7228         update_blocked_averages(this_cpu);
7229         rcu_read_lock();
7230         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7231                 int continue_balancing = 1;
7232                 u64 t0, domain_cost;
7233
7234                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7235                         continue;
7236
7237                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7238                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7239                         break;
7240                 }
7241
7242                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7243                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7244
7245                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7246                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7247                                                    &continue_balancing);
7248
7249                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7250                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7251                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7252
7253                         curr_cost += domain_cost;
7254                 }
7255
7256                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7257
7258                 /*
7259                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7260                  * now runnable tasks on this rq.
7261                  */
7262                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7263                         break;
7264         }
7265         rcu_read_unlock();
7266
7267         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7268
7269         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7270                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7271
7272         /*
7273          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7274          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7275          * pretend we pulled a task.
7276          */
7277         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7278                 pulled_task = 1;
7279
7280 out:
7281         /* Move the next balance forward */
7282         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7283                 this_rq->next_balance = next_balance;
7284
7285         /* Is there a task of a high priority class? */
7286         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7287                 pulled_task = -1;
7288
7289         if (pulled_task) {
7290                 idle_exit_fair(this_rq);
7291                 this_rq->idle_stamp = 0;
7292         }
7293
7294         return pulled_task;
7295 }
7296
7297 /*
7298  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7299  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7300  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7301  * avoids physical / logical imbalances.
7302  */
7303 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7304 {
7305         struct rq *busiest_rq = data;
7306         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7307         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7308         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7309         struct sched_domain *sd;
7310         struct task_struct *p = NULL;
7311
7312         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7313
7314         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7315         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7316                      !busiest_rq->active_balance))
7317                 goto out_unlock;
7318
7319         /* Is there any task to move? */
7320         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7321                 goto out_unlock;
7322
7323         /*
7324          * This condition is "impossible", if it occurs
7325          * we need to fix it. Originally reported by
7326          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7327          */
7328         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7329
7330         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7331         rcu_read_lock();
7332         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7333                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7334                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7335                                 break;
7336         }
7337
7338         if (likely(sd)) {
7339                 struct lb_env env = {
7340                         .sd             = sd,
7341                         .dst_cpu        = target_cpu,
7342                         .dst_rq         = target_rq,
7343                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7344                         .src_rq         = busiest_rq,
7345                         .idle           = CPU_IDLE,
7346                 };
7347
7348                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7349
7350                 p = detach_one_task(&env);
7351                 if (p)
7352                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7353                 else
7354                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7355         }
7356         rcu_read_unlock();
7357 out_unlock:
7358         busiest_rq->active_balance = 0;
7359         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7360
7361         if (p)
7362                 attach_one_task(target_rq, p);
7363
7364         local_irq_enable();
7365
7366         return 0;
7367 }
7368
7369 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7370 {
7371         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7372 }
7373
7374 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7375 /*
7376  * idle load balancing details
7377  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7378  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7379  *   load balancing for all the idle CPUs.
7380  */
7381 static struct {
7382         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7383         atomic_t nr_cpus;
7384         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7385 } nohz ____cacheline_aligned;
7386
7387 static inline int find_new_ilb(void)
7388 {
7389         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7390
7391         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7392                 return ilb;
7393
7394         return nr_cpu_ids;
7395 }
7396
7397 /*
7398  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7399  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7400  * CPU (if there is one).
7401  */
7402 static void nohz_balancer_kick(void)
7403 {
7404         int ilb_cpu;
7405
7406         nohz.next_balance++;
7407
7408         ilb_cpu = find_new_ilb();
7409
7410         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7411                 return;
7412
7413         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7414                 return;
7415         /*
7416          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7417          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7418          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7419          * will be run before returning from the IPI.
7420          */
7421         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7422         return;
7423 }
7424
7425 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7426 {
7427         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7428                 /*
7429                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7430                  */
7431                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7432                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7433                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7434                 }
7435                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7436         }
7437 }
7438
7439 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7440 {
7441         struct sched_domain *sd;
7442         int cpu = smp_processor_id();
7443
7444         rcu_read_lock();
7445         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7446
7447         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7448                 goto unlock;
7449         sd->nohz_idle = 0;
7450
7451         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7452 unlock:
7453         rcu_read_unlock();
7454 }
7455
7456 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7457 {
7458         struct sched_domain *sd;
7459         int cpu = smp_processor_id();
7460
7461         rcu_read_lock();
7462         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7463
7464         if (!sd || sd->nohz_idle)
7465                 goto unlock;
7466         sd->nohz_idle = 1;
7467
7468         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7469 unlock:
7470         rcu_read_unlock();
7471 }
7472
7473 /*
7474  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7475  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7476  */
7477 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7478 {
7479         /*
7480          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7481          */
7482         if (!cpu_active(cpu))
7483                 return;
7484
7485         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7486                 return;
7487
7488         /*
7489          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7490          */
7491         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7492                 return;
7493
7494         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7495         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7496         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7497 }
7498
7499 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7500                                         unsigned long action, void *hcpu)
7501 {
7502         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7503         case CPU_DYING:
7504                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7505                 return NOTIFY_OK;
7506         default:
7507                 return NOTIFY_DONE;
7508         }
7509 }
7510 #endif
7511
7512 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7513
7514 /*
7515  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7516  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7517  */
7518 void update_max_interval(void)
7519 {
7520         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7521 }
7522
7523 /*
7524  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7525  * and initiates a balancing operation if so.
7526  *
7527  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7528  */
7529 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7530 {
7531         int continue_balancing = 1;
7532         int cpu = rq->cpu;
7533         unsigned long interval;
7534         struct sched_domain *sd;
7535         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7536         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7537         int update_next_balance = 0;
7538         int need_serialize, need_decay = 0;
7539         u64 max_cost = 0;
7540
7541         update_blocked_averages(cpu);
7542
7543         rcu_read_lock();
7544         for_each_domain(cpu, sd) {
7545                 /*
7546                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7547                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7548                  */
7549                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7550                         sd->max_newidle_lb_cost =
7551                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7552                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7553                         need_decay = 1;
7554                 }
7555                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7556
7557                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7558                         continue;
7559
7560                 /*
7561                  * Stop the load balance at this level. There is another
7562                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7563                  * actively.
7564                  */
7565                 if (!continue_balancing) {
7566                         if (need_decay)
7567                                 continue;
7568                         break;
7569                 }
7570
7571                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7572
7573                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7574                 if (need_serialize) {
7575                         if (!spin_trylock(&balancing))
7576                                 goto out;
7577                 }
7578
7579                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7580                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7581                                 /*
7582                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7583                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7584                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7585                                  */
7586                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7587                         }
7588                         sd->last_balance = jiffies;
7589                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7590                 }
7591                 if (need_serialize)
7592                         spin_unlock(&balancing);
7593 out:
7594                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7595                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7596                         update_next_balance = 1;
7597                 }
7598         }
7599         if (need_decay) {
7600                 /*
7601                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7602                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7603                  */
7604                 rq->max_idle_balance_cost =
7605                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7606         }
7607         rcu_read_unlock();
7608
7609         /*
7610          * next_balance will be updated only when there is a need.
7611          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7612          * updated.
7613          */
7614         if (likely(update_next_balance))
7615                 rq->next_balance = next_balance;
7616 }
7617
7618 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7619 /*
7620  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7621  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7622  */
7623 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7624 {
7625         int this_cpu = this_rq->cpu;
7626         struct rq *rq;
7627         int balance_cpu;
7628
7629         if (idle != CPU_IDLE ||
7630             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7631                 goto end;
7632
7633         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7634                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7635                         continue;
7636
7637                 /*
7638                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7639                  * work being done for other cpus. Next load
7640                  * balancing owner will pick it up.
7641                  */
7642                 if (need_resched())
7643                         break;
7644
7645                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7646
7647                 /*
7648                  * If time for next balance is due,
7649                  * do the balance.
7650                  */
7651                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7652                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7653                         update_rq_clock(rq);
7654                         update_idle_cpu_load(rq);
7655                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7656                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7657                 }
7658
7659                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
7660                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
7661         }
7662         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
7663 end:
7664         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7665 }
7666
7667 /*
7668  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7669  * of an idle cpu in the system.
7670  *   - This rq has more than one task.
7671  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
7672  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
7673  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
7674  *     multiple busy cpu.
7675  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7676  *     domain span are idle.
7677  */
7678 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7679 {
7680         unsigned long now = jiffies;
7681         struct sched_domain *sd;
7682         struct sched_group_capacity *sgc;
7683         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7684         bool kick = false;
7685
7686         if (unlikely(rq->idle_balance))
7687                 return false;
7688
7689        /*
7690         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7691         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7692         */
7693         set_cpu_sd_state_busy();
7694         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7695
7696         /*
7697          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7698          * balancing.
7699          */
7700         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7701                 return false;
7702
7703         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7704                 return false;
7705
7706         if (rq->nr_running >= 2)
7707                 return true;
7708
7709         rcu_read_lock();
7710         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7711         if (sd) {
7712                 sgc = sd->groups->sgc;
7713                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7714
7715                 if (nr_busy > 1) {
7716                         kick = true;
7717                         goto unlock;
7718                 }
7719
7720         }
7721
7722         sd = rcu_dereference(rq->sd);
7723         if (sd) {
7724                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
7725                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
7726                         kick = true;
7727                         goto unlock;
7728                 }
7729         }
7730
7731         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7732         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7733                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
7734                 kick = true;
7735                 goto unlock;
7736         }
7737
7738 unlock:
7739         rcu_read_unlock();
7740         return kick;
7741 }
7742 #else
7743 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7744 #endif
7745
7746 /*
7747  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7748  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7749  */
7750 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7751 {
7752         struct rq *this_rq = this_rq();
7753         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7754                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7755
7756         rebalance_domains(this_rq, idle);
7757
7758         /*
7759          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7760          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7761          * stopped.
7762          */
7763         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7764 }
7765
7766 /*
7767  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7768  */
7769 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7770 {
7771         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7772         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7773                 return;
7774
7775         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7776                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7777 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7778         if (nohz_kick_needed(rq))
7779                 nohz_balancer_kick();
7780 #endif
7781 }
7782
7783 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7784 {
7785         update_sysctl();
7786
7787         update_runtime_enabled(rq);
7788 }
7789
7790 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7791 {
7792         update_sysctl();
7793
7794         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7795         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7796 }
7797
7798 #endif /* CONFIG_SMP */
7799
7800 /*
7801  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7802  */
7803 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7804 {
7805         struct cfs_rq *cfs_rq;
7806         struct sched_entity *se = &curr->se;
7807
7808         for_each_sched_entity(se) {
7809                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7810                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7811         }
7812
7813         if (numabalancing_enabled)
7814                 task_tick_numa(rq, curr);
7815
7816         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
7817 }
7818
7819 /*
7820  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
7821  *  - child not yet on the tasklist
7822  *  - preemption disabled
7823  */
7824 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
7825 {
7826         struct cfs_rq *cfs_rq;
7827         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
7828         int this_cpu = smp_processor_id();
7829         struct rq *rq = this_rq();
7830         unsigned long flags;
7831
7832         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7833
7834         update_rq_clock(rq);
7835
7836         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
7837         curr = cfs_rq->curr;
7838
7839         /*
7840          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
7841          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
7842          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
7843          * of child point to valid ones.
7844          */
7845         rcu_read_lock();
7846         __set_task_cpu(p, this_cpu);
7847         rcu_read_unlock();
7848
7849         update_curr(cfs_rq);
7850
7851         if (curr)
7852                 se->vruntime = curr->vruntime;
7853         place_entity(cfs_rq, se, 1);
7854
7855         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
7856                 /*
7857                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
7858                  * 'current' within the tree based on its new key value.
7859                  */
7860                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
7861                 resched_curr(rq);
7862         }
7863
7864         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7865
7866         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7867 }
7868
7869 /*
7870  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
7871  * the current task.
7872  */
7873 static void
7874 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
7875 {
7876         if (!task_on_rq_queued(p))
7877                 return;
7878
7879         /*
7880          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
7881          * our priority decreased, or if we are not currently running on
7882          * this runqueue and our priority is higher than the current's
7883          */
7884         if (rq->curr == p) {
7885                 if (p->prio > oldprio)
7886                         resched_curr(rq);
7887         } else
7888                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7889 }
7890
7891 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7892 {
7893         struct sched_entity *se = &p->se;
7894         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7895
7896         /*
7897          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when it's
7898          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
7899          * do the right thing.
7900          *
7901          * If it's queued, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
7902          * have normalized the vruntime, if it's !queued, then only when
7903          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
7904          */
7905         if (!task_on_rq_queued(p) && p->state != TASK_RUNNING) {
7906                 /*
7907                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
7908                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
7909                  */
7910                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
7911                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7912         }
7913
7914 #ifdef CONFIG_SMP
7915         /*
7916         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
7917         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
7918         * switch back.
7919         */
7920         if (se->avg.decay_count) {
7921                 __synchronize_entity_decay(se);
7922                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
7923         }
7924 #endif
7925 }
7926
7927 /*
7928  * We switched to the sched_fair class.
7929  */
7930 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7931 {
7932 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7933         struct sched_entity *se = &p->se;
7934         /*
7935          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
7936          * class maintain depth value), reset depth properly.
7937          */
7938         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7939 #endif
7940         if (!task_on_rq_queued(p))
7941                 return;
7942
7943         /*
7944          * We were most likely switched from sched_rt, so
7945          * kick off the schedule if running, otherwise just see
7946          * if we can still preempt the current task.
7947          */
7948         if (rq->curr == p)
7949                 resched_curr(rq);
7950         else
7951                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7952 }
7953
7954 /* Account for a task changing its policy or group.
7955  *
7956  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
7957  * migrates between groups/classes.
7958  */
7959 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
7960 {
7961         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
7962
7963         for_each_sched_entity(se) {
7964                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7965
7966                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7967                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
7968                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
7969         }
7970 }
7971
7972 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
7973 {
7974         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
7975         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
7976 #ifndef CONFIG_64BIT
7977         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
7978 #endif
7979 #ifdef CONFIG_SMP
7980         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
7981         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
7982 #endif
7983 }
7984
7985 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7986 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int queued)
7987 {
7988         struct sched_entity *se = &p->se;
7989         struct cfs_rq *cfs_rq;
7990
7991         /*
7992          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
7993          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
7994          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
7995          * bonus in place_entity()).
7996          *
7997          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
7998          * ->vruntime to a relative base.
7999          *
8000          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
8001          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
8002          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
8003          */
8004         /*
8005          * When !queued, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8006          * But there are some cases where it has already been normalized:
8007          *
8008          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
8009          *   wake_up_new_task().
8010          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8011          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8012          *
8013          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
8014          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
8015          */
8016         if (!queued && (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
8017                 queued = 1;
8018
8019         if (!queued)
8020                 se->vruntime -= cfs_rq_of(se)->min_vruntime;
8021         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8022         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8023         if (!queued) {
8024                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8025                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8026 #ifdef CONFIG_SMP
8027                 /*
8028                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
8029                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
8030                  * decay.
8031                  */
8032                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
8033                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
8034 #endif
8035         }
8036 }
8037
8038 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8039 {
8040         int i;
8041
8042         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8043
8044         for_each_possible_cpu(i) {
8045                 if (tg->cfs_rq)
8046                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8047                 if (tg->se)
8048                         kfree(tg->se[i]);
8049         }
8050
8051         kfree(tg->cfs_rq);
8052         kfree(tg->se);
8053 }
8054
8055 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8056 {
8057         struct cfs_rq *cfs_rq;
8058         struct sched_entity *se;
8059         int i;
8060
8061         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8062         if (!tg->cfs_rq)
8063                 goto err;
8064         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8065         if (!tg->se)
8066                 goto err;
8067
8068         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8069
8070         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8071
8072         for_each_possible_cpu(i) {
8073                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8074                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8075                 if (!cfs_rq)
8076                         goto err;
8077
8078                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8079                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8080                 if (!se)
8081                         goto err_free_rq;
8082
8083                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8084                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8085         }
8086
8087         return 1;
8088
8089 err_free_rq:
8090         kfree(cfs_rq);
8091 err:
8092         return 0;
8093 }
8094
8095 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8096 {
8097         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8098         unsigned long flags;
8099
8100         /*
8101         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8102         * check on_list without danger of it being re-added.
8103         */
8104         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8105                 return;
8106
8107         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8108         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8109         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8110 }
8111
8112 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8113                         struct sched_entity *se, int cpu,
8114                         struct sched_entity *parent)
8115 {
8116         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8117
8118         cfs_rq->tg = tg;
8119         cfs_rq->rq = rq;
8120         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8121
8122         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8123         tg->se[cpu] = se;
8124
8125         /* se could be NULL for root_task_group */
8126         if (!se)
8127                 return;
8128
8129         if (!parent) {
8130                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8131                 se->depth = 0;
8132         } else {
8133                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8134                 se->depth = parent->depth + 1;
8135         }
8136
8137         se->my_q = cfs_rq;
8138         /* guarantee group entities always have weight */
8139         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8140         se->parent = parent;
8141 }
8142
8143 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8144
8145 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8146 {
8147         int i;
8148         unsigned long flags;
8149
8150         /*
8151          * We can't change the weight of the root cgroup.
8152          */
8153         if (!tg->se[0])
8154                 return -EINVAL;
8155
8156         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8157
8158         mutex_lock(&shares_mutex);
8159         if (tg->shares == shares)
8160                 goto done;
8161
8162         tg->shares = shares;
8163         for_each_possible_cpu(i) {
8164                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8165                 struct sched_entity *se;
8166
8167                 se = tg->se[i];
8168                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8169                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8170
8171                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8172                 update_rq_clock(rq);
8173                 for_each_sched_entity(se)
8174                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8175                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8176         }
8177
8178 done:
8179         mutex_unlock(&shares_mutex);
8180         return 0;
8181 }
8182 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8183
8184 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8185
8186 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8187 {
8188         return 1;
8189 }
8190
8191 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
8192
8193 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8194
8195
8196 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8197 {
8198         struct sched_entity *se = &task->se;
8199         unsigned int rr_interval = 0;
8200
8201         /*
8202          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8203          * idle runqueue:
8204          */
8205         if (rq->cfs.load.weight)
8206                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8207
8208         return rr_interval;
8209 }
8210
8211 /*
8212  * All the scheduling class methods:
8213  */
8214 const struct sched_class fair_sched_class = {
8215         .next                   = &idle_sched_class,
8216         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8217         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8218         .yield_task             = yield_task_fair,
8219         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8220
8221         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8222
8223         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8224         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8225
8226 #ifdef CONFIG_SMP
8227         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8228         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8229
8230         .rq_online              = rq_online_fair,
8231         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8232
8233         .task_waking            = task_waking_fair,
8234 #endif
8235
8236         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8237         .task_tick              = task_tick_fair,
8238         .task_fork              = task_fork_fair,
8239
8240         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8241         .switched_from          = switched_from_fair,
8242         .switched_to            = switched_to_fair,
8243
8244         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8245
8246         .update_curr            = update_curr_fair,
8247
8248 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8249         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8250 #endif
8251 };
8252
8253 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8254 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8255 {
8256         struct cfs_rq *cfs_rq;
8257
8258         rcu_read_lock();
8259         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8260                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8261         rcu_read_unlock();
8262 }
8263 #endif
8264
8265 __init void init_sched_fair_class(void)
8266 {
8267 #ifdef CONFIG_SMP
8268         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8269
8270 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8271         nohz.next_balance = jiffies;
8272         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8273         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8274 #endif
8275 #endif /* SMP */
8276
8277 }