]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - kernel/sched/fair.c
sched: Move the loadavg code to a more obvious location
[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. Related to that, if there were failed
1626          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1627          * node is overloaded. In either case, scan slower
1628          */
1629         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1630                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1631                         p->numa_scan_period << 1);
1632
1633                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1634                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1635
1636                 return;
1637         }
1638
1639         /*
1640          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1641          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1642          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1643          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1644          */
1645         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1646         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1647         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1648                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1649                 if (!slot)
1650                         slot = 1;
1651                 diff = slot * period_slot;
1652         } else {
1653                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1654
1655                 /*
1656                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1657                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1658                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1659                  * speaking the intent is that there is little point
1660                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1661                  * simply bounce migrations uselessly
1662                  */
1663                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1664                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1665         }
1666
1667         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1668                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1669         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1670 }
1671
1672 /*
1673  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1674  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1675  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1676  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1677  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1678  */
1679 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1680 {
1681         u64 runtime, delta, now;
1682         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1683         now = p->se.exec_start;
1684         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1685
1686         if (p->last_task_numa_placement) {
1687                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1688                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1689         } else {
1690                 delta = p->se.avg.runnable_avg_sum;
1691                 *period = p->se.avg.avg_period;
1692         }
1693
1694         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1695         p->last_task_numa_placement = now;
1696
1697         return delta;
1698 }
1699
1700 /*
1701  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1702  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1703  * otherwise workloads might not converge.
1704  */
1705 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1706 {
1707         nodemask_t nodes;
1708         int dist;
1709
1710         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1711         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1712                 return nid;
1713
1714         /*
1715          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1716          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1717          * both the node itself, and on nearby nodes.
1718          */
1719         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1720                 unsigned long score, max_score = 0;
1721                 int node, max_node = nid;
1722
1723                 dist = sched_max_numa_distance;
1724
1725                 for_each_online_node(node) {
1726                         score = group_weight(p, node, dist);
1727                         if (score > max_score) {
1728                                 max_score = score;
1729                                 max_node = node;
1730                         }
1731                 }
1732                 return max_node;
1733         }
1734
1735         /*
1736          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1737          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1738          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1739          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1740          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1741          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1742          * keep the complexity of the search down.
1743          */
1744         nodes = node_online_map;
1745         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1746                 unsigned long max_faults = 0;
1747                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1748                 int a, b;
1749
1750                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1751                 if (!find_numa_distance(dist))
1752                         continue;
1753
1754                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1755                         unsigned long faults = 0;
1756                         nodemask_t this_group;
1757                         nodes_clear(this_group);
1758
1759                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1760                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1761                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1762                                         faults += group_faults(p, b);
1763                                         node_set(b, this_group);
1764                                         node_clear(b, nodes);
1765                                 }
1766                         }
1767
1768                         /* Remember the top group. */
1769                         if (faults > max_faults) {
1770                                 max_faults = faults;
1771                                 max_group = this_group;
1772                                 /*
1773                                  * subtle: at the smallest distance there is
1774                                  * just one node left in each "group", the
1775                                  * winner is the preferred nid.
1776                                  */
1777                                 nid = a;
1778                         }
1779                 }
1780                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1781                 if (!max_faults)
1782                         break;
1783                 nodes = max_group;
1784         }
1785         return nid;
1786 }
1787
1788 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1789 {
1790         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1791         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1792         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1793         unsigned long total_faults;
1794         u64 runtime, period;
1795         spinlock_t *group_lock = NULL;
1796
1797         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1798         if (p->numa_scan_seq == seq)
1799                 return;
1800         p->numa_scan_seq = seq;
1801         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1802
1803         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1804                        p->numa_faults_locality[1];
1805         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1806
1807         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1808         if (p->numa_group) {
1809                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1810                 spin_lock_irq(group_lock);
1811         }
1812
1813         /* Find the node with the highest number of faults */
1814         for_each_online_node(nid) {
1815                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1816                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1817                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1818                 int priv;
1819
1820                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1821                         long diff, f_diff, f_weight;
1822
1823                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1824                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1825                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1826                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1827
1828                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1829                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1830                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1831                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1832
1833                         /*
1834                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1835                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1836                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1837                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1838                          * faults are less important.
1839                          */
1840                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1841                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1842                                    (total_faults + 1);
1843                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1844                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1845
1846                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1847                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1848                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1849                         p->total_numa_faults += diff;
1850                         if (p->numa_group) {
1851                                 /*
1852                                  * safe because we can only change our own group
1853                                  *
1854                                  * mem_idx represents the offset for a given
1855                                  * nid and priv in a specific region because it
1856                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1857                                  */
1858                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1859                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1860                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1861                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1862                         }
1863                 }
1864
1865                 if (faults > max_faults) {
1866                         max_faults = faults;
1867                         max_nid = nid;
1868                 }
1869
1870                 if (group_faults > max_group_faults) {
1871                         max_group_faults = group_faults;
1872                         max_group_nid = nid;
1873                 }
1874         }
1875
1876         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1877
1878         if (p->numa_group) {
1879                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1880                 spin_unlock_irq(group_lock);
1881                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1882         }
1883
1884         if (max_faults) {
1885                 /* Set the new preferred node */
1886                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1887                         sched_setnuma(p, max_nid);
1888
1889                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1890                         numa_migrate_preferred(p);
1891         }
1892 }
1893
1894 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1895 {
1896         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1897 }
1898
1899 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1900 {
1901         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1902                 kfree_rcu(grp, rcu);
1903 }
1904
1905 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1906                         int *priv)
1907 {
1908         struct numa_group *grp, *my_grp;
1909         struct task_struct *tsk;
1910         bool join = false;
1911         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1912         int i;
1913
1914         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1915                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1916                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1917
1918                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1919                 if (!grp)
1920                         return;
1921
1922                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1923                 spin_lock_init(&grp->lock);
1924                 grp->gid = p->pid;
1925                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1926                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1927                                                 nr_node_ids;
1928
1929                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1930
1931                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1932                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1933
1934                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1935
1936                 grp->nr_tasks++;
1937                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1938         }
1939
1940         rcu_read_lock();
1941         tsk = ACCESS_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1942
1943         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1944                 goto no_join;
1945
1946         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1947         if (!grp)
1948                 goto no_join;
1949
1950         my_grp = p->numa_group;
1951         if (grp == my_grp)
1952                 goto no_join;
1953
1954         /*
1955          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1956          * the other task will join us.
1957          */
1958         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1959                 goto no_join;
1960
1961         /*
1962          * Tie-break on the grp address.
1963          */
1964         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1965                 goto no_join;
1966
1967         /* Always join threads in the same process. */
1968         if (tsk->mm == current->mm)
1969                 join = true;
1970
1971         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1972         if (flags & TNF_SHARED)
1973                 join = true;
1974
1975         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
1976         *priv = !join;
1977
1978         if (join && !get_numa_group(grp))
1979                 goto no_join;
1980
1981         rcu_read_unlock();
1982
1983         if (!join)
1984                 return;
1985
1986         BUG_ON(irqs_disabled());
1987         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
1988
1989         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
1990                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
1991                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
1992         }
1993         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1994         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
1995
1996         my_grp->nr_tasks--;
1997         grp->nr_tasks++;
1998
1999         spin_unlock(&my_grp->lock);
2000         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2001
2002         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2003
2004         put_numa_group(my_grp);
2005         return;
2006
2007 no_join:
2008         rcu_read_unlock();
2009         return;
2010 }
2011
2012 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2013 {
2014         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2015         void *numa_faults = p->numa_faults;
2016         unsigned long flags;
2017         int i;
2018
2019         if (grp) {
2020                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2021                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2022                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2023                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2024
2025                 grp->nr_tasks--;
2026                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2027                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2028                 put_numa_group(grp);
2029         }
2030
2031         p->numa_faults = NULL;
2032         kfree(numa_faults);
2033 }
2034
2035 /*
2036  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2037  */
2038 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2039 {
2040         struct task_struct *p = current;
2041         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2042         int cpu_node = task_node(current);
2043         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2044         int priv;
2045
2046         if (!numabalancing_enabled)
2047                 return;
2048
2049         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2050         if (!p->mm)
2051                 return;
2052
2053         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2054         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2055                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2056                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2057
2058                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2059                 if (!p->numa_faults)
2060                         return;
2061
2062                 p->total_numa_faults = 0;
2063                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2064         }
2065
2066         /*
2067          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2068          * to be private if the accessing pid has not changed
2069          */
2070         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2071                 priv = 1;
2072         } else {
2073                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2074                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2075                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2076         }
2077
2078         /*
2079          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2080          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2081          * actively using should be counted as local. This allows the
2082          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2083          */
2084         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2085                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2086                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2087                 local = 1;
2088
2089         task_numa_placement(p);
2090
2091         /*
2092          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2093          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2094          */
2095         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2096                 numa_migrate_preferred(p);
2097
2098         if (migrated)
2099                 p->numa_pages_migrated += pages;
2100         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2101                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2102
2103         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2104         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2105         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2106 }
2107
2108 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2109 {
2110         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
2111         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2112 }
2113
2114 /*
2115  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2116  * Triggered from task_tick_numa().
2117  */
2118 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2119 {
2120         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2121         struct task_struct *p = current;
2122         struct mm_struct *mm = p->mm;
2123         struct vm_area_struct *vma;
2124         unsigned long start, end;
2125         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2126         long pages;
2127
2128         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2129
2130         work->next = work; /* protect against double add */
2131         /*
2132          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2133          *
2134          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2135          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2136          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2137          * work.
2138          */
2139         if (p->flags & PF_EXITING)
2140                 return;
2141
2142         if (!mm->numa_next_scan) {
2143                 mm->numa_next_scan = now +
2144                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2145         }
2146
2147         /*
2148          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2149          */
2150         migrate = mm->numa_next_scan;
2151         if (time_before(now, migrate))
2152                 return;
2153
2154         if (p->numa_scan_period == 0) {
2155                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2156                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2157         }
2158
2159         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2160         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2161                 return;
2162
2163         /*
2164          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2165          * the next time around.
2166          */
2167         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2168
2169         start = mm->numa_scan_offset;
2170         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2171         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2172         if (!pages)
2173                 return;
2174
2175         down_read(&mm->mmap_sem);
2176         vma = find_vma(mm, start);
2177         if (!vma) {
2178                 reset_ptenuma_scan(p);
2179                 start = 0;
2180                 vma = mm->mmap;
2181         }
2182         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2183                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2184                         is_vm_hugetlb_page(vma)) {
2185                         continue;
2186                 }
2187
2188                 /*
2189                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2190                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2191                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2192                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2193                  */
2194                 if (!vma->vm_mm ||
2195                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2196                         continue;
2197
2198                 /*
2199                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2200                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2201                  */
2202                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2203                         continue;
2204
2205                 do {
2206                         start = max(start, vma->vm_start);
2207                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2208                         end = min(end, vma->vm_end);
2209                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
2210
2211                         /*
2212                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
2213                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
2214                          * address space is quickly skipped.
2215                          */
2216                         if (nr_pte_updates)
2217                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2218
2219                         start = end;
2220                         if (pages <= 0)
2221                                 goto out;
2222
2223                         cond_resched();
2224                 } while (end != vma->vm_end);
2225         }
2226
2227 out:
2228         /*
2229          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2230          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2231          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2232          * scanner to the start so check it now.
2233          */
2234         if (vma)
2235                 mm->numa_scan_offset = start;
2236         else
2237                 reset_ptenuma_scan(p);
2238         up_read(&mm->mmap_sem);
2239 }
2240
2241 /*
2242  * Drive the periodic memory faults..
2243  */
2244 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2245 {
2246         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2247         u64 period, now;
2248
2249         /*
2250          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2251          */
2252         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2253                 return;
2254
2255         /*
2256          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2257          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2258          * task needs to have done some actual work before we bother with
2259          * NUMA placement.
2260          */
2261         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2262         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2263
2264         if (now - curr->node_stamp > period) {
2265                 if (!curr->node_stamp)
2266                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2267                 curr->node_stamp += period;
2268
2269                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2270                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2271                         task_work_add(curr, work, true);
2272                 }
2273         }
2274 }
2275 #else
2276 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2277 {
2278 }
2279
2280 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2281 {
2282 }
2283
2284 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2285 {
2286 }
2287 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2288
2289 static void
2290 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2291 {
2292         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2293         if (!parent_entity(se))
2294                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2295 #ifdef CONFIG_SMP
2296         if (entity_is_task(se)) {
2297                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2298
2299                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2300                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2301         }
2302 #endif
2303         cfs_rq->nr_running++;
2304 }
2305
2306 static void
2307 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2308 {
2309         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2310         if (!parent_entity(se))
2311                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2312         if (entity_is_task(se)) {
2313                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2314                 list_del_init(&se->group_node);
2315         }
2316         cfs_rq->nr_running--;
2317 }
2318
2319 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2320 # ifdef CONFIG_SMP
2321 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2322 {
2323         long tg_weight;
2324
2325         /*
2326          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
2327          * to gain a more accurate current total weight. See
2328          * update_cfs_rq_load_contribution().
2329          */
2330         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2331         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2332         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2333
2334         return tg_weight;
2335 }
2336
2337 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2338 {
2339         long tg_weight, load, shares;
2340
2341         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2342         load = cfs_rq->load.weight;
2343
2344         shares = (tg->shares * load);
2345         if (tg_weight)
2346                 shares /= tg_weight;
2347
2348         if (shares < MIN_SHARES)
2349                 shares = MIN_SHARES;
2350         if (shares > tg->shares)
2351                 shares = tg->shares;
2352
2353         return shares;
2354 }
2355 # else /* CONFIG_SMP */
2356 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2357 {
2358         return tg->shares;
2359 }
2360 # endif /* CONFIG_SMP */
2361 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2362                             unsigned long weight)
2363 {
2364         if (se->on_rq) {
2365                 /* commit outstanding execution time */
2366                 if (cfs_rq->curr == se)
2367                         update_curr(cfs_rq);
2368                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2369         }
2370
2371         update_load_set(&se->load, weight);
2372
2373         if (se->on_rq)
2374                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2375 }
2376
2377 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2378
2379 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2380 {
2381         struct task_group *tg;
2382         struct sched_entity *se;
2383         long shares;
2384
2385         tg = cfs_rq->tg;
2386         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2387         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2388                 return;
2389 #ifndef CONFIG_SMP
2390         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2391                 return;
2392 #endif
2393         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2394
2395         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2396 }
2397 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2398 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2399 {
2400 }
2401 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2402
2403 #ifdef CONFIG_SMP
2404 /*
2405  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
2406  * Note: The tables below are dependent on this value.
2407  */
2408 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
2409 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
2410 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
2411
2412 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2413 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2414         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2415         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2416         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2417         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2418         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2419         0x85aac367, 0x82cd8698,
2420 };
2421
2422 /*
2423  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2424  * over-estimates when re-combining.
2425  */
2426 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2427             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2428          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2429         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2430 };
2431
2432 /*
2433  * Approximate:
2434  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2435  */
2436 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2437 {
2438         unsigned int local_n;
2439
2440         if (!n)
2441                 return val;
2442         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2443                 return 0;
2444
2445         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2446         local_n = n;
2447
2448         /*
2449          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2450          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2451          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2452          *
2453          * To achieve constant time decay_load.
2454          */
2455         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2456                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2457                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2458         }
2459
2460         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
2461         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
2462         return val >> 32;
2463 }
2464
2465 /*
2466  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2467  * average will be: \Sum 1024*y^n
2468  *
2469  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2470  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2471  */
2472 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2473 {
2474         u32 contrib = 0;
2475
2476         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2477                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2478         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2479                 return LOAD_AVG_MAX;
2480
2481         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2482         do {
2483                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2484                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2485
2486                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2487         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2488
2489         contrib = decay_load(contrib, n);
2490         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2491 }
2492
2493 /*
2494  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2495  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2496  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2497  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2498  *
2499  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2500  *      p0            p1           p2
2501  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2502  *
2503  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2504  *
2505  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2506  * following representation of historical load:
2507  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2508  *
2509  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2510  *   y^32 = 0.5
2511  *
2512  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2513  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2514  * (u_0).
2515  *
2516  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2517  * sum again by y is sufficient to update:
2518  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2519  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2520  */
2521 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now, int cpu,
2522                                                         struct sched_avg *sa,
2523                                                         int runnable,
2524                                                         int running)
2525 {
2526         u64 delta, periods;
2527         u32 runnable_contrib;
2528         int delta_w, decayed = 0;
2529         unsigned long scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2530
2531         delta = now - sa->last_runnable_update;
2532         /*
2533          * This should only happen when time goes backwards, which it
2534          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2535          */
2536         if ((s64)delta < 0) {
2537                 sa->last_runnable_update = now;
2538                 return 0;
2539         }
2540
2541         /*
2542          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2543          * approximation of 1us and fast to compute.
2544          */
2545         delta >>= 10;
2546         if (!delta)
2547                 return 0;
2548         sa->last_runnable_update = now;
2549
2550         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2551         delta_w = sa->avg_period % 1024;
2552         if (delta + delta_w >= 1024) {
2553                 /* period roll-over */
2554                 decayed = 1;
2555
2556                 /*
2557                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2558                  * out how much from delta we need to complete the current
2559                  * period and accrue it.
2560                  */
2561                 delta_w = 1024 - delta_w;
2562                 if (runnable)
2563                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
2564                 if (running)
2565                         sa->running_avg_sum += delta_w * scale_freq
2566                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2567                 sa->avg_period += delta_w;
2568
2569                 delta -= delta_w;
2570
2571                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2572                 periods = delta / 1024;
2573                 delta %= 1024;
2574
2575                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
2576                                                   periods + 1);
2577                 sa->running_avg_sum = decay_load(sa->running_avg_sum,
2578                                                   periods + 1);
2579                 sa->avg_period = decay_load(sa->avg_period,
2580                                                      periods + 1);
2581
2582                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2583                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2584                 if (runnable)
2585                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
2586                 if (running)
2587                         sa->running_avg_sum += runnable_contrib * scale_freq
2588                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2589                 sa->avg_period += runnable_contrib;
2590         }
2591
2592         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2593         if (runnable)
2594                 sa->runnable_avg_sum += delta;
2595         if (running)
2596                 sa->running_avg_sum += delta * scale_freq
2597                         >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2598         sa->avg_period += delta;
2599
2600         return decayed;
2601 }
2602
2603 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
2604 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
2605 {
2606         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2607         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2608
2609         decays -= se->avg.decay_count;
2610         se->avg.decay_count = 0;
2611         if (!decays)
2612                 return 0;
2613
2614         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
2615         se->avg.utilization_avg_contrib =
2616                 decay_load(se->avg.utilization_avg_contrib, decays);
2617
2618         return decays;
2619 }
2620
2621 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2622 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2623                                                  int force_update)
2624 {
2625         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2626         long tg_contrib;
2627
2628         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
2629         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2630
2631         if (!tg_contrib)
2632                 return;
2633
2634         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
2635                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
2636                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
2637         }
2638 }
2639
2640 /*
2641  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
2642  * representation for computing load contributions.
2643  */
2644 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2645                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
2646 {
2647         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2648         long contrib;
2649
2650         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
2651         contrib = div_u64((u64)sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
2652                           sa->avg_period + 1);
2653         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
2654
2655         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
2656                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
2657                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
2658         }
2659 }
2660
2661 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2662 {
2663         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2664         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2665         int runnable_avg;
2666
2667         u64 contrib;
2668
2669         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
2670         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
2671                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
2672
2673         /*
2674          * For group entities we need to compute a correction term in the case
2675          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
2676          * load as a task of equal weight.
2677          *
2678          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
2679          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
2680          * lower-bound on the true value.
2681          *
2682          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
2683          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
2684          * understating by the aggregate of their overlap.
2685          *
2686          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
2687          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
2688          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
2689          *
2690          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
2691          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
2692          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
2693          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
2694          * our upper bound of 1-cpu.
2695          */
2696         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
2697         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
2698                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
2699                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
2700         }
2701 }
2702
2703 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
2704 {
2705         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), cpu_of(rq), &rq->avg,
2706                         runnable, runnable);
2707         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
2708 }
2709 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2710 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2711                                                  int force_update) {}
2712 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2713                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2714 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
2715 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2716 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2717
2718 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2719 {
2720         u32 contrib;
2721
2722         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2723         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
2724         contrib /= (se->avg.avg_period + 1);
2725         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
2726 }
2727
2728 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
2729 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2730 {
2731         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
2732
2733         if (entity_is_task(se)) {
2734                 __update_task_entity_contrib(se);
2735         } else {
2736                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
2737                 __update_group_entity_contrib(se);
2738         }
2739
2740         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
2741 }
2742
2743
2744 static inline void __update_task_entity_utilization(struct sched_entity *se)
2745 {
2746         u32 contrib;
2747
2748         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2749         contrib = se->avg.running_avg_sum * scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
2750         contrib /= (se->avg.avg_period + 1);
2751         se->avg.utilization_avg_contrib = scale_load(contrib);
2752 }
2753
2754 static long __update_entity_utilization_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2755 {
2756         long old_contrib = se->avg.utilization_avg_contrib;
2757
2758         if (entity_is_task(se))
2759                 __update_task_entity_utilization(se);
2760         else
2761                 se->avg.utilization_avg_contrib =
2762                                         group_cfs_rq(se)->utilization_load_avg;
2763
2764         return se->avg.utilization_avg_contrib - old_contrib;
2765 }
2766
2767 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2768                                                  long load_contrib)
2769 {
2770         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
2771                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
2772         else
2773                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
2774 }
2775
2776 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2777
2778 /* Update a sched_entity's runnable average */
2779 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2780                                           int update_cfs_rq)
2781 {
2782         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2783         long contrib_delta, utilization_delta;
2784         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2785         u64 now;
2786
2787         /*
2788          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
2789          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
2790          */
2791         if (entity_is_task(se))
2792                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2793         else
2794                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
2795
2796         if (!__update_entity_runnable_avg(now, cpu, &se->avg, se->on_rq,
2797                                         cfs_rq->curr == se))
2798                 return;
2799
2800         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
2801         utilization_delta = __update_entity_utilization_avg_contrib(se);
2802
2803         if (!update_cfs_rq)
2804                 return;
2805
2806         if (se->on_rq) {
2807                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
2808                 cfs_rq->utilization_load_avg += utilization_delta;
2809         } else {
2810                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
2811         }
2812 }
2813
2814 /*
2815  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
2816  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
2817  */
2818 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
2819 {
2820         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
2821         u64 decays;
2822
2823         decays = now - cfs_rq->last_decay;
2824         if (!decays && !force_update)
2825                 return;
2826
2827         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
2828                 unsigned long removed_load;
2829                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
2830                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
2831         }
2832
2833         if (decays) {
2834                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
2835                                                       decays);
2836                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
2837                 cfs_rq->last_decay = now;
2838         }
2839
2840         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
2841 }
2842
2843 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
2844 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2845                                                   struct sched_entity *se,
2846                                                   int wakeup)
2847 {
2848         /*
2849          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
2850          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
2851          * accumulated while sleeping.
2852          *
2853          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
2854          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
2855          * constructed load_avg_contrib.
2856          */
2857         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
2858                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2859                 if (se->avg.decay_count) {
2860                         /*
2861                          * In a wake-up migration we have to approximate the
2862                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
2863                          * clock_task between the two cpus, and it is not
2864                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
2865                          * approximate this using our carried decays, which are
2866                          * explicitly atomically readable.
2867                          */
2868                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
2869                                                         << 20;
2870                         update_entity_load_avg(se, 0);
2871                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
2872                         se->avg.decay_count = 0;
2873                 }
2874                 wakeup = 0;
2875         } else {
2876                 __synchronize_entity_decay(se);
2877         }
2878
2879         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
2880         if (wakeup) {
2881                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
2882                 update_entity_load_avg(se, 0);
2883         }
2884
2885         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2886         cfs_rq->utilization_load_avg += se->avg.utilization_avg_contrib;
2887         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2888         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
2889 }
2890
2891 /*
2892  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
2893  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
2894  * blocked_load_avg.
2895  */
2896 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2897                                                   struct sched_entity *se,
2898                                                   int sleep)
2899 {
2900         update_entity_load_avg(se, 1);
2901         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2902         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
2903
2904         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
2905         cfs_rq->utilization_load_avg -= se->avg.utilization_avg_contrib;
2906         if (sleep) {
2907                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2908                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2909         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
2910 }
2911
2912 /*
2913  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2914  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2915  * be the only way to update the runnable statistic.
2916  */
2917 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2918 {
2919         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
2920 }
2921
2922 /*
2923  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2924  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2925  * be the only way to update the runnable statistic.
2926  */
2927 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2928 {
2929         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
2930 }
2931
2932 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2933
2934 #else /* CONFIG_SMP */
2935
2936 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2937                                           int update_cfs_rq) {}
2938 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2939 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2940                                            struct sched_entity *se,
2941                                            int wakeup) {}
2942 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2943                                            struct sched_entity *se,
2944                                            int sleep) {}
2945 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
2946                                               int force_update) {}
2947
2948 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2949 {
2950         return 0;
2951 }
2952
2953 #endif /* CONFIG_SMP */
2954
2955 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2956 {
2957 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2958         struct task_struct *tsk = NULL;
2959
2960         if (entity_is_task(se))
2961                 tsk = task_of(se);
2962
2963         if (se->statistics.sleep_start) {
2964                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2965
2966                 if ((s64)delta < 0)
2967                         delta = 0;
2968
2969                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2970                         se->statistics.sleep_max = delta;
2971
2972                 se->statistics.sleep_start = 0;
2973                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2974
2975                 if (tsk) {
2976                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2977                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2978                 }
2979         }
2980         if (se->statistics.block_start) {
2981                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2982
2983                 if ((s64)delta < 0)
2984                         delta = 0;
2985
2986                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2987                         se->statistics.block_max = delta;
2988
2989                 se->statistics.block_start = 0;
2990                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2991
2992                 if (tsk) {
2993                         if (tsk->in_iowait) {
2994                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2995                                 se->statistics.iowait_count++;
2996                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2997                         }
2998
2999                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3000
3001                         /*
3002                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3003                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3004                          * amount of time that the task spent sleeping:
3005                          */
3006                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3007                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3008                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3009                                                 delta >> 20);
3010                         }
3011                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3012                 }
3013         }
3014 #endif
3015 }
3016
3017 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3018 {
3019 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3020         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3021
3022         if (d < 0)
3023                 d = -d;
3024
3025         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3026                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3027 #endif
3028 }
3029
3030 static void
3031 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3032 {
3033         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3034
3035         /*
3036          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3037          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3038          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3039          * stays open at the end.
3040          */
3041         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3042                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3043
3044         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3045         if (!initial) {
3046                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3047
3048                 /*
3049                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3050                  * for a gentler effect of sleepers:
3051                  */
3052                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3053                         thresh >>= 1;
3054
3055                 vruntime -= thresh;
3056         }
3057
3058         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3059         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3060 }
3061
3062 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3063
3064 static void
3065 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3066 {
3067         /*
3068          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3069          * through calling update_curr().
3070          */
3071         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3072                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3073
3074         /*
3075          * Update run-time statistics of the 'current'.
3076          */
3077         update_curr(cfs_rq);
3078         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
3079         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3080         update_cfs_shares(cfs_rq);
3081
3082         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3083                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3084                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3085         }
3086
3087         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3088         check_spread(cfs_rq, se);
3089         if (se != cfs_rq->curr)
3090                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3091         se->on_rq = 1;
3092
3093         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3094                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3095                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3096         }
3097 }
3098
3099 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3100 {
3101         for_each_sched_entity(se) {
3102                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3103                 if (cfs_rq->last != se)
3104                         break;
3105
3106                 cfs_rq->last = NULL;
3107         }
3108 }
3109
3110 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3111 {
3112         for_each_sched_entity(se) {
3113                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3114                 if (cfs_rq->next != se)
3115                         break;
3116
3117                 cfs_rq->next = NULL;
3118         }
3119 }
3120
3121 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3122 {
3123         for_each_sched_entity(se) {
3124                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3125                 if (cfs_rq->skip != se)
3126                         break;
3127
3128                 cfs_rq->skip = NULL;
3129         }
3130 }
3131
3132 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3133 {
3134         if (cfs_rq->last == se)
3135                 __clear_buddies_last(se);
3136
3137         if (cfs_rq->next == se)
3138                 __clear_buddies_next(se);
3139
3140         if (cfs_rq->skip == se)
3141                 __clear_buddies_skip(se);
3142 }
3143
3144 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3145
3146 static void
3147 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3148 {
3149         /*
3150          * Update run-time statistics of the 'current'.
3151          */
3152         update_curr(cfs_rq);
3153         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
3154
3155         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3156         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3157 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3158                 if (entity_is_task(se)) {
3159                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3160
3161                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3162                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3163                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3164                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3165                 }
3166 #endif
3167         }
3168
3169         clear_buddies(cfs_rq, se);
3170
3171         if (se != cfs_rq->curr)
3172                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3173         se->on_rq = 0;
3174         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3175
3176         /*
3177          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3178          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3179          * movement in our normalized position.
3180          */
3181         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3182                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3183
3184         /* return excess runtime on last dequeue */
3185         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3186
3187         update_min_vruntime(cfs_rq);
3188         update_cfs_shares(cfs_rq);
3189 }
3190
3191 /*
3192  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3193  */
3194 static void
3195 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3196 {
3197         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3198         struct sched_entity *se;
3199         s64 delta;
3200
3201         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3202         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3203         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3204                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3205                 /*
3206                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3207                  * re-elected due to buddy favours.
3208                  */
3209                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3210                 return;
3211         }
3212
3213         /*
3214          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3215          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3216          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3217          */
3218         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3219                 return;
3220
3221         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3222         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3223
3224         if (delta < 0)
3225                 return;
3226
3227         if (delta > ideal_runtime)
3228                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3229 }
3230
3231 static void
3232 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3233 {
3234         /* 'current' is not kept within the tree. */
3235         if (se->on_rq) {
3236                 /*
3237                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3238                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3239                  * runqueue.
3240                  */
3241                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3242                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3243                 update_entity_load_avg(se, 1);
3244         }
3245
3246         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3247         cfs_rq->curr = se;
3248 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3249         /*
3250          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3251          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3252          * when there are only lesser-weight tasks around):
3253          */
3254         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3255                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3256                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3257         }
3258 #endif
3259         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3260 }
3261
3262 static int
3263 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3264
3265 /*
3266  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3267  * 1) keep things fair between processes/task groups
3268  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3269  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3270  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3271  */
3272 static struct sched_entity *
3273 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3274 {
3275         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3276         struct sched_entity *se;
3277
3278         /*
3279          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3280          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3281          */
3282         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3283                 left = curr;
3284
3285         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3286
3287         /*
3288          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3289          * be done without getting too unfair.
3290          */
3291         if (cfs_rq->skip == se) {
3292                 struct sched_entity *second;
3293
3294                 if (se == curr) {
3295                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3296                 } else {
3297                         second = __pick_next_entity(se);
3298                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3299                                 second = curr;
3300                 }
3301
3302                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3303                         se = second;
3304         }
3305
3306         /*
3307          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3308          */
3309         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3310                 se = cfs_rq->last;
3311
3312         /*
3313          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3314          */
3315         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3316                 se = cfs_rq->next;
3317
3318         clear_buddies(cfs_rq, se);
3319
3320         return se;
3321 }
3322
3323 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3324
3325 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3326 {
3327         /*
3328          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3329          * was not called and update_curr() has to be done:
3330          */
3331         if (prev->on_rq)
3332                 update_curr(cfs_rq);
3333
3334         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3335         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3336
3337         check_spread(cfs_rq, prev);
3338         if (prev->on_rq) {
3339                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3340                 /* Put 'current' back into the tree. */
3341                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3342                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3343                 update_entity_load_avg(prev, 1);
3344         }
3345         cfs_rq->curr = NULL;
3346 }
3347
3348 static void
3349 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3350 {
3351         /*
3352          * Update run-time statistics of the 'current'.
3353          */
3354         update_curr(cfs_rq);
3355
3356         /*
3357          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3358          */
3359         update_entity_load_avg(curr, 1);
3360         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
3361         update_cfs_shares(cfs_rq);
3362
3363 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3364         /*
3365          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3366          * validating it and just reschedule.
3367          */
3368         if (queued) {
3369                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3370                 return;
3371         }
3372         /*
3373          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3374          */
3375         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3376                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3377                 return;
3378 #endif
3379
3380         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3381                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3382 }
3383
3384
3385 /**************************************************
3386  * CFS bandwidth control machinery
3387  */
3388
3389 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3390
3391 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3392 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3393
3394 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3395 {
3396         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3397 }
3398
3399 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3400 {
3401         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3402 }
3403
3404 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3405 {
3406         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3407 }
3408 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3409 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3410 {
3411         return true;
3412 }
3413
3414 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3415 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3416 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3417
3418 /*
3419  * default period for cfs group bandwidth.
3420  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3421  */
3422 static inline u64 default_cfs_period(void)
3423 {
3424         return 100000000ULL;
3425 }
3426
3427 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3428 {
3429         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3430 }
3431
3432 /*
3433  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3434  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3435  * additional synchronization around rq->lock.
3436  *
3437  * requires cfs_b->lock
3438  */
3439 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3440 {
3441         u64 now;
3442
3443         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3444                 return;
3445
3446         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3447         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3448         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3449 }
3450
3451 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3452 {
3453         return &tg->cfs_bandwidth;
3454 }
3455
3456 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3457 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3458 {
3459         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3460                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3461
3462         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3463 }
3464
3465 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3466 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3467 {
3468         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3469         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3470         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3471
3472         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3473         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3474
3475         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3476         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3477                 amount = min_amount;
3478         else {
3479                 /*
3480                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
3481                  * period must have elapsed since the last consumption.
3482                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
3483                  * active.
3484                  */
3485                 if (!cfs_b->timer_active) {
3486                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3487                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3488                 }
3489
3490                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3491                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3492                         cfs_b->runtime -= amount;
3493                         cfs_b->idle = 0;
3494                 }
3495         }
3496         expires = cfs_b->runtime_expires;
3497         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3498
3499         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3500         /*
3501          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3502          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3503          * issued.
3504          */
3505         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3506                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3507
3508         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3509 }
3510
3511 /*
3512  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3513  * fact that rq->clock snapshots this value.
3514  */
3515 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3516 {
3517         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3518
3519         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3520         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3521                 return;
3522
3523         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3524                 return;
3525
3526         /*
3527          * If the local deadline has passed we have to consider the
3528          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3529          * has not truly expired.
3530          *
3531          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3532          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3533          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3534          * exact equality, so a partial write will still work.
3535          */
3536
3537         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3538                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3539                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3540         } else {
3541                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3542                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3543         }
3544 }
3545
3546 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3547 {
3548         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3549         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3550         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3551
3552         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3553                 return;
3554
3555         /*
3556          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3557          * hierarchy can be throttled
3558          */
3559         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3560                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3561 }
3562
3563 static __always_inline
3564 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3565 {
3566         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3567                 return;
3568
3569         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3570 }
3571
3572 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3573 {
3574         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3575 }
3576
3577 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3578 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3579 {
3580         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3581 }
3582
3583 /*
3584  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3585  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3586  * load-balance operations.
3587  */
3588 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3589                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3590 {
3591         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3592
3593         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3594         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3595
3596         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3597                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3598 }
3599
3600 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3601 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3602 {
3603         struct rq *rq = data;
3604         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3605
3606         cfs_rq->throttle_count--;
3607 #ifdef CONFIG_SMP
3608         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3609                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3610                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3611                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3612         }
3613 #endif
3614
3615         return 0;
3616 }
3617
3618 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3619 {
3620         struct rq *rq = data;
3621         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3622
3623         /* group is entering throttled state, stop time */
3624         if (!cfs_rq->throttle_count)
3625                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3626         cfs_rq->throttle_count++;
3627
3628         return 0;
3629 }
3630
3631 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3632 {
3633         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3634         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3635         struct sched_entity *se;
3636         long task_delta, dequeue = 1;
3637
3638         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3639
3640         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3641         rcu_read_lock();
3642         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3643         rcu_read_unlock();
3644
3645         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3646         for_each_sched_entity(se) {
3647                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3648                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3649                 if (!se->on_rq)
3650                         break;
3651
3652                 if (dequeue)
3653                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3654                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3655
3656                 if (qcfs_rq->load.weight)
3657                         dequeue = 0;
3658         }
3659
3660         if (!se)
3661                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3662
3663         cfs_rq->throttled = 1;
3664         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3665         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3666         /*
3667          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3668          * distribute_cfs_runtime will not see us
3669          */
3670         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3671         if (!cfs_b->timer_active)
3672                 __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3673         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3674 }
3675
3676 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3677 {
3678         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3679         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3680         struct sched_entity *se;
3681         int enqueue = 1;
3682         long task_delta;
3683
3684         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3685
3686         cfs_rq->throttled = 0;
3687
3688         update_rq_clock(rq);
3689
3690         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3691         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3692         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3693         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3694
3695         /* update hierarchical throttle state */
3696         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3697
3698         if (!cfs_rq->load.weight)
3699                 return;
3700
3701         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3702         for_each_sched_entity(se) {
3703                 if (se->on_rq)
3704                         enqueue = 0;
3705
3706                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3707                 if (enqueue)
3708                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3709                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3710
3711                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3712                         break;
3713         }
3714
3715         if (!se)
3716                 add_nr_running(rq, task_delta);
3717
3718         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3719         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3720                 resched_curr(rq);
3721 }
3722
3723 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3724                 u64 remaining, u64 expires)
3725 {
3726         struct cfs_rq *cfs_rq;
3727         u64 runtime;
3728         u64 starting_runtime = remaining;
3729
3730         rcu_read_lock();
3731         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3732                                 throttled_list) {
3733                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3734
3735                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3736                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3737                         goto next;
3738
3739                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3740                 if (runtime > remaining)
3741                         runtime = remaining;
3742                 remaining -= runtime;
3743
3744                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3745                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3746
3747                 /* we check whether we're throttled above */
3748                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3749                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3750
3751 next:
3752                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3753
3754                 if (!remaining)
3755                         break;
3756         }
3757         rcu_read_unlock();
3758
3759         return starting_runtime - remaining;
3760 }
3761
3762 /*
3763  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3764  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3765  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3766  * used to track this state.
3767  */
3768 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3769 {
3770         u64 runtime, runtime_expires;
3771         int throttled;
3772
3773         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3774         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3775                 goto out_deactivate;
3776
3777         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3778         cfs_b->nr_periods += overrun;
3779
3780         /*
3781          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3782          * we're going inactive then everything else can be deferred
3783          */
3784         if (cfs_b->idle && !throttled)
3785                 goto out_deactivate;
3786
3787         /*
3788          * if we have relooped after returning idle once, we need to update our
3789          * status as actually running, so that other cpus doing
3790          * __start_cfs_bandwidth will stop trying to cancel us.
3791          */
3792         cfs_b->timer_active = 1;
3793
3794         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3795
3796         if (!throttled) {
3797                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3798                 cfs_b->idle = 1;
3799                 return 0;
3800         }
3801
3802         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3803         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3804
3805         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3806
3807         /*
3808          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3809          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3810          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3811          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3812          * only by limited amounts in that extreme case.
3813          */
3814         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3815                 runtime = cfs_b->runtime;
3816                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3817                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3818                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3819                                                  runtime_expires);
3820                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3821
3822                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3823
3824                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3825         }
3826
3827         /*
3828          * While we are ensured activity in the period following an
3829          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3830          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3831          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3832          */
3833         cfs_b->idle = 0;
3834
3835         return 0;
3836
3837 out_deactivate:
3838         cfs_b->timer_active = 0;
3839         return 1;
3840 }
3841
3842 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3843 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3844 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3845 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3846 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3847 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3848
3849 /*
3850  * Are we near the end of the current quota period?
3851  *
3852  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3853  * hrtimer base being cleared by __hrtimer_start_range_ns. In the case of
3854  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3855  */
3856 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3857 {
3858         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3859         u64 remaining;
3860
3861         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3862         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3863                 return 1;
3864
3865         /* is a quota refresh about to occur? */
3866         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3867         if (remaining < min_expire)
3868                 return 1;
3869
3870         return 0;
3871 }
3872
3873 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3874 {
3875         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3876
3877         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3878         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3879                 return;
3880
3881         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
3882                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
3883 }
3884
3885 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3886 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3887 {
3888         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3889         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3890
3891         if (slack_runtime <= 0)
3892                 return;
3893
3894         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3895         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3896             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3897                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3898
3899                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3900                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3901                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3902                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3903         }
3904         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3905
3906         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3907         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3908 }
3909
3910 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3911 {
3912         if (!cfs_bandwidth_used())
3913                 return;
3914
3915         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3916                 return;
3917
3918         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3919 }
3920
3921 /*
3922  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3923  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3924  */
3925 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3926 {
3927         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3928         u64 expires;
3929
3930         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3931         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3932         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3933                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3934                 return;
3935         }
3936
3937         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3938                 runtime = cfs_b->runtime;
3939
3940         expires = cfs_b->runtime_expires;
3941         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3942
3943         if (!runtime)
3944                 return;
3945
3946         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3947
3948         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3949         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3950                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3951         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3952 }
3953
3954 /*
3955  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3956  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3957  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3958  */
3959 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3960 {
3961         if (!cfs_bandwidth_used())
3962                 return;
3963
3964         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3965         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3966                 return;
3967
3968         /* ensure the group is not already throttled */
3969         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3970                 return;
3971
3972         /* update runtime allocation */
3973         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3974         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3975                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3976 }
3977
3978 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3979 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3980 {
3981         if (!cfs_bandwidth_used())
3982                 return false;
3983
3984         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3985                 return false;
3986
3987         /*
3988          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3989          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3990          */
3991         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3992                 return true;
3993
3994         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3995         return true;
3996 }
3997
3998 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3999 {
4000         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4001                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4002         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4003
4004         return HRTIMER_NORESTART;
4005 }
4006
4007 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4008 {
4009         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4010                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4011         ktime_t now;
4012         int overrun;
4013         int idle = 0;
4014
4015         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4016         for (;;) {
4017                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
4018                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
4019
4020                 if (!overrun)
4021                         break;
4022
4023                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4024         }
4025         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4026
4027         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4028 }
4029
4030 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4031 {
4032         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4033         cfs_b->runtime = 0;
4034         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4035         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4036
4037         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4038         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4039         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4040         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4041         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4042 }
4043
4044 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4045 {
4046         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4047         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4048 }
4049
4050 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
4051 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, bool force)
4052 {
4053         /*
4054          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
4055          * period or because we're racing with the tear-down path
4056          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
4057          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
4058          */
4059         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer)) &&
4060                hrtimer_try_to_cancel(&cfs_b->period_timer) < 0) {
4061                 /* bounce the lock to allow do_sched_cfs_period_timer to run */
4062                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4063                 cpu_relax();
4064                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4065                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
4066                 if (!force && cfs_b->timer_active)
4067                         return;
4068         }
4069
4070         cfs_b->timer_active = 1;
4071         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4072 }
4073
4074 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4075 {
4076         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4077         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4078                 return;
4079
4080         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4081         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4082 }
4083
4084 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4085 {
4086         struct cfs_rq *cfs_rq;
4087
4088         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4089                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4090
4091                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4092                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4093                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4094         }
4095 }
4096
4097 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4098 {
4099         struct cfs_rq *cfs_rq;
4100
4101         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4102                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4103                         continue;
4104
4105                 /*
4106                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4107                  * there's some valid quota amount
4108                  */
4109                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4110                 /*
4111                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4112                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4113                  */
4114                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4115
4116                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4117                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4118         }
4119 }
4120
4121 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4122 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4123 {
4124         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4125 }
4126
4127 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4128 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4129 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4130 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4131
4132 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4133 {
4134         return 0;
4135 }
4136
4137 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4138 {
4139         return 0;
4140 }
4141
4142 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4143                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4144 {
4145         return 0;
4146 }
4147
4148 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4149
4150 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4151 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4152 #endif
4153
4154 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4155 {
4156         return NULL;
4157 }
4158 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4159 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4160 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4161
4162 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4163
4164 /**************************************************
4165  * CFS operations on tasks:
4166  */
4167
4168 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4169 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4170 {
4171         struct sched_entity *se = &p->se;
4172         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4173
4174         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4175
4176         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4177                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4178                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4179                 s64 delta = slice - ran;
4180
4181                 if (delta < 0) {
4182                         if (rq->curr == p)
4183                                 resched_curr(rq);
4184                         return;
4185                 }
4186                 hrtick_start(rq, delta);
4187         }
4188 }
4189
4190 /*
4191  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4192  * current task is from our class and nr_running is low enough
4193  * to matter.
4194  */
4195 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4196 {
4197         struct task_struct *curr = rq->curr;
4198
4199         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4200                 return;
4201
4202         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4203                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4204 }
4205 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4206 static inline void
4207 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4208 {
4209 }
4210
4211 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4212 {
4213 }
4214 #endif
4215
4216 /*
4217  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4218  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4219  * then put the task into the rbtree:
4220  */
4221 static void
4222 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4223 {
4224         struct cfs_rq *cfs_rq;
4225         struct sched_entity *se = &p->se;
4226
4227         for_each_sched_entity(se) {
4228                 if (se->on_rq)
4229                         break;
4230                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4231                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4232
4233                 /*
4234                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4235                  *
4236                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4237                  * post the final h_nr_running increment below.
4238                 */
4239                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4240                         break;
4241                 cfs_rq->h_nr_running++;
4242
4243                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4244         }
4245
4246         for_each_sched_entity(se) {
4247                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4248                 cfs_rq->h_nr_running++;
4249
4250                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4251                         break;
4252
4253                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4254                 update_entity_load_avg(se, 1);
4255         }
4256
4257         if (!se) {
4258                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
4259                 add_nr_running(rq, 1);
4260         }
4261         hrtick_update(rq);
4262 }
4263
4264 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4265
4266 /*
4267  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4268  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4269  * update the fair scheduling stats:
4270  */
4271 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4272 {
4273         struct cfs_rq *cfs_rq;
4274         struct sched_entity *se = &p->se;
4275         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4276
4277         for_each_sched_entity(se) {
4278                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4279                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4280
4281                 /*
4282                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4283                  *
4284                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4285                  * post the final h_nr_running decrement below.
4286                 */
4287                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4288                         break;
4289                 cfs_rq->h_nr_running--;
4290
4291                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4292                 if (cfs_rq->load.weight) {
4293                         /*
4294                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4295                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4296                          */
4297                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4298                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4299
4300                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4301                         se = parent_entity(se);
4302                         break;
4303                 }
4304                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4305         }
4306
4307         for_each_sched_entity(se) {
4308                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4309                 cfs_rq->h_nr_running--;
4310
4311                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4312                         break;
4313
4314                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4315                 update_entity_load_avg(se, 1);
4316         }
4317
4318         if (!se) {
4319                 sub_nr_running(rq, 1);
4320                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
4321         }
4322         hrtick_update(rq);
4323 }
4324
4325 #ifdef CONFIG_SMP
4326
4327 /*
4328  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4329  */
4330
4331 /*
4332  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4333  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4334  *
4335  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4336  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4337  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4338  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4339  *
4340  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4341  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4342  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4343  *
4344  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4345  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4346  * particular idx is approximated to be zero.
4347  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4348  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4349  * based on 128 point scale.
4350  * Example:
4351  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4352  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4353  *
4354  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4355  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4356  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4357  */
4358 #define DEGRADE_SHIFT           7
4359 static const unsigned char
4360                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4361 static const unsigned char
4362                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4363                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4364                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4365                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4366                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4367                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4368
4369 /*
4370  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4371  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4372  * adding any new load.
4373  */
4374 static unsigned long
4375 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4376 {
4377         int j = 0;
4378
4379         if (!missed_updates)
4380                 return load;
4381
4382         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4383                 return 0;
4384
4385         if (idx == 1)
4386                 return load >> missed_updates;
4387
4388         while (missed_updates) {
4389                 if (missed_updates % 2)
4390                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4391
4392                 missed_updates >>= 1;
4393                 j++;
4394         }
4395         return load;
4396 }
4397
4398 /*
4399  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4400  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4401  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4402  */
4403 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4404                               unsigned long pending_updates)
4405 {
4406         int i, scale;
4407
4408         this_rq->nr_load_updates++;
4409
4410         /* Update our load: */
4411         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4412         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4413                 unsigned long old_load, new_load;
4414
4415                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4416
4417                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4418                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4419                 new_load = this_load;
4420                 /*
4421                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4422                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4423                  * example.
4424                  */
4425                 if (new_load > old_load)
4426                         new_load += scale - 1;
4427
4428                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4429         }
4430
4431         sched_avg_update(this_rq);
4432 }
4433
4434 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4435 /*
4436  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4437  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4438  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4439  *
4440  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4441  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4442  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4443  * (tick_nohz_idle_exit).
4444  *
4445  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4446  */
4447
4448 /*
4449  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4450  * idle balance.
4451  */
4452 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4453 {
4454         unsigned long curr_jiffies = ACCESS_ONCE(jiffies);
4455         unsigned long load = this_rq->cfs.runnable_load_avg;
4456         unsigned long pending_updates;
4457
4458         /*
4459          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4460          */
4461         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4462                 return;
4463
4464         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4465         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4466
4467         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4468 }
4469
4470 /*
4471  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4472  */
4473 void update_cpu_load_nohz(void)
4474 {
4475         struct rq *this_rq = this_rq();
4476         unsigned long curr_jiffies = ACCESS_ONCE(jiffies);
4477         unsigned long pending_updates;
4478
4479         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4480                 return;
4481
4482         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4483         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4484         if (pending_updates) {
4485                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4486                 /*
4487                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4488                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4489                  */
4490                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4491         }
4492         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4493 }
4494 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4495
4496 /*
4497  * Called from scheduler_tick()
4498  */
4499 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4500 {
4501         unsigned long load = this_rq->cfs.runnable_load_avg;
4502         /*
4503          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4504          */
4505         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4506         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4507 }
4508
4509 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4510 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4511 {
4512         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
4513 }
4514
4515 /*
4516  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4517  * according to the scheduling class and "nice" value.
4518  *
4519  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4520  * balance conservatively.
4521  */
4522 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4523 {
4524         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4525         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4526
4527         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4528                 return total;
4529
4530         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4531 }
4532
4533 /*
4534  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4535  * according to the scheduling class and "nice" value.
4536  */
4537 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4538 {
4539         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4540         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4541
4542         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4543                 return total;
4544
4545         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4546 }
4547
4548 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4549 {
4550         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4551 }
4552
4553 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4554 {
4555         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4556 }
4557
4558 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4559 {
4560         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4561         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4562         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
4563
4564         if (nr_running)
4565                 return load_avg / nr_running;
4566
4567         return 0;
4568 }
4569
4570 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4571 {
4572         /*
4573          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4574          * about the boundary, really active task won't care
4575          * about the loss.
4576          */
4577         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4578                 current->wakee_flips >>= 1;
4579                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4580         }
4581
4582         if (current->last_wakee != p) {
4583                 current->last_wakee = p;
4584                 current->wakee_flips++;
4585         }
4586 }
4587
4588 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4589 {
4590         struct sched_entity *se = &p->se;
4591         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4592         u64 min_vruntime;
4593
4594 #ifndef CONFIG_64BIT
4595         u64 min_vruntime_copy;
4596
4597         do {
4598                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4599                 smp_rmb();
4600                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4601         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4602 #else
4603         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4604 #endif
4605
4606         se->vruntime -= min_vruntime;
4607         record_wakee(p);
4608 }
4609
4610 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4611 /*
4612  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4613  *
4614  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4615  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4616  * can calculate the shift in shares.
4617  *
4618  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4619  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4620  * total group weight.
4621  *
4622  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4623  * distribution (s_i) using:
4624  *
4625  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4626  *
4627  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4628  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4629  * shares distribution (s_i):
4630  *
4631  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4632  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4633  *
4634  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4635  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4636  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4637  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4638  *
4639  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4640  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4641  *
4642  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4643  *
4644  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4645  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4646  * weight and shares distributions like:
4647  *
4648  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4649  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4650  *
4651  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4652  *
4653  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4654  *
4655  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4656  *
4657  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4658  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4659  * 4/7) times the weight of the group.
4660  */
4661 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4662 {
4663         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4664
4665         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4666                 return wl;
4667
4668         for_each_sched_entity(se) {
4669                 long w, W;
4670
4671                 tg = se->my_q->tg;
4672
4673                 /*
4674                  * W = @wg + \Sum rw_j
4675                  */
4676                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4677
4678                 /*
4679                  * w = rw_i + @wl
4680                  */
4681                 w = se->my_q->load.weight + wl;
4682
4683                 /*
4684                  * wl = S * s'_i; see (2)
4685                  */
4686                 if (W > 0 && w < W)
4687                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4688                 else
4689                         wl = tg->shares;
4690
4691                 /*
4692                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4693                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4694                  * calc_cfs_shares().
4695                  */
4696                 if (wl < MIN_SHARES)
4697                         wl = MIN_SHARES;
4698
4699                 /*
4700                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4701                  */
4702                 wl -= se->load.weight;
4703
4704                 /*
4705                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4706                  * the final effective load change on the root group. Since
4707                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4708                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4709                  * resulting from this level per the above.
4710                  */
4711                 wg = 0;
4712         }
4713
4714         return wl;
4715 }
4716 #else
4717
4718 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4719 {
4720         return wl;
4721 }
4722
4723 #endif
4724
4725 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4726 {
4727         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4728
4729         /*
4730          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
4731          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
4732          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
4733          */
4734         if (p->wakee_flips > factor) {
4735                 /*
4736                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
4737                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
4738                  * it alone.
4739                  */
4740                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
4741                         return 1;
4742         }
4743
4744         return 0;
4745 }
4746
4747 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4748 {
4749         s64 this_load, load;
4750         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4751         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4752         struct task_group *tg;
4753         unsigned long weight;
4754         int balanced;
4755
4756         /*
4757          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
4758          * ourselves around too much.
4759          */
4760         if (wake_wide(p))
4761                 return 0;
4762
4763         idx       = sd->wake_idx;
4764         this_cpu  = smp_processor_id();
4765         prev_cpu  = task_cpu(p);
4766         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4767         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4768
4769         /*
4770          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4771          * effect of the currently running task from the load
4772          * of the current CPU:
4773          */
4774         if (sync) {
4775                 tg = task_group(current);
4776                 weight = current->se.load.weight;
4777
4778                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4779                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4780         }
4781
4782         tg = task_group(p);
4783         weight = p->se.load.weight;
4784
4785         /*
4786          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4787          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4788          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4789          * about that, so that's good too.
4790          *
4791          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4792          * task to be woken on this_cpu.
4793          */
4794         this_eff_load = 100;
4795         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4796
4797         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4798         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4799
4800         if (this_load > 0) {
4801                 this_eff_load *= this_load +
4802                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4803
4804                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4805         }
4806
4807         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4808
4809         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4810
4811         if (!balanced)
4812                 return 0;
4813
4814         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4815         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4816
4817         return 1;
4818 }
4819
4820 /*
4821  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4822  * domain.
4823  */
4824 static struct sched_group *
4825 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4826                   int this_cpu, int sd_flag)
4827 {
4828         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4829         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4830         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4831         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4832
4833         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4834                 load_idx = sd->wake_idx;
4835
4836         do {
4837                 unsigned long load, avg_load;
4838                 int local_group;
4839                 int i;
4840
4841                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4842                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4843                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4844                         continue;
4845
4846                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4847                                                sched_group_cpus(group));
4848
4849                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4850                 avg_load = 0;
4851
4852                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4853                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4854                         if (local_group)
4855                                 load = source_load(i, load_idx);
4856                         else
4857                                 load = target_load(i, load_idx);
4858
4859                         avg_load += load;
4860                 }
4861
4862                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4863                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4864
4865                 if (local_group) {
4866                         this_load = avg_load;
4867                 } else if (avg_load < min_load) {
4868                         min_load = avg_load;
4869                         idlest = group;
4870                 }
4871         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4872
4873         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4874                 return NULL;
4875         return idlest;
4876 }
4877
4878 /*
4879  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4880  */
4881 static int
4882 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4883 {
4884         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4885         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4886         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4887         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4888         int shallowest_idle_cpu = -1;
4889         int i;
4890
4891         /* Traverse only the allowed CPUs */
4892         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4893                 if (idle_cpu(i)) {
4894                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4895                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
4896                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
4897                                 /*
4898                                  * We give priority to a CPU whose idle state
4899                                  * has the smallest exit latency irrespective
4900                                  * of any idle timestamp.
4901                                  */
4902                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
4903                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4904                                 shallowest_idle_cpu = i;
4905                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
4906                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
4907                                 /*
4908                                  * If equal or no active idle state, then
4909                                  * the most recently idled CPU might have
4910                                  * a warmer cache.
4911                                  */
4912                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4913                                 shallowest_idle_cpu = i;
4914                         }
4915                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
4916                         load = weighted_cpuload(i);
4917                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4918                                 min_load = load;
4919                                 least_loaded_cpu = i;
4920                         }
4921                 }
4922         }
4923
4924         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
4925 }
4926
4927 /*
4928  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4929  */
4930 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4931 {
4932         struct sched_domain *sd;
4933         struct sched_group *sg;
4934         int i = task_cpu(p);
4935
4936         if (idle_cpu(target))
4937                 return target;
4938
4939         /*
4940          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4941          */
4942         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4943                 return i;
4944
4945         /*
4946          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4947          */
4948         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4949         for_each_lower_domain(sd) {
4950                 sg = sd->groups;
4951                 do {
4952                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4953                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4954                                 goto next;
4955
4956                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4957                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4958                                         goto next;
4959                         }
4960
4961                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4962                                         tsk_cpus_allowed(p));
4963                         goto done;
4964 next:
4965                         sg = sg->next;
4966                 } while (sg != sd->groups);
4967         }
4968 done:
4969         return target;
4970 }
4971 /*
4972  * get_cpu_usage returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
4973  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
4974  * compare the usage with the capacity of the CPU that is available for CFS
4975  * task (ie cpu_capacity).
4976  * cfs.utilization_load_avg is the sum of running time of runnable tasks on a
4977  * CPU. It represents the amount of utilization of a CPU in the range
4978  * [0..SCHED_LOAD_SCALE].  The usage of a CPU can't be higher than the full
4979  * capacity of the CPU because it's about the running time on this CPU.
4980  * Nevertheless, cfs.utilization_load_avg can be higher than SCHED_LOAD_SCALE
4981  * because of unfortunate rounding in avg_period and running_load_avg or just
4982  * after migrating tasks until the average stabilizes with the new running
4983  * time. So we need to check that the usage stays into the range
4984  * [0..cpu_capacity_orig] and cap if necessary.
4985  * Without capping the usage, a group could be seen as overloaded (CPU0 usage
4986  * at 121% + CPU1 usage at 80%) whereas CPU1 has 20% of available capacity
4987  */
4988 static int get_cpu_usage(int cpu)
4989 {
4990         unsigned long usage = cpu_rq(cpu)->cfs.utilization_load_avg;
4991         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
4992
4993         if (usage >= SCHED_LOAD_SCALE)
4994                 return capacity;
4995
4996         return (usage * capacity) >> SCHED_LOAD_SHIFT;
4997 }
4998
4999 /*
5000  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5001  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5002  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5003  *
5004  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5005  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5006  *
5007  * Returns the target cpu number.
5008  *
5009  * preempt must be disabled.
5010  */
5011 static int
5012 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5013 {
5014         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5015         int cpu = smp_processor_id();
5016         int new_cpu = cpu;
5017         int want_affine = 0;
5018         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5019
5020         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5021                 want_affine = cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5022
5023         rcu_read_lock();
5024         for_each_domain(cpu, tmp) {
5025                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5026                         continue;
5027
5028                 /*
5029                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5030                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5031                  */
5032                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5033                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5034                         affine_sd = tmp;
5035                         break;
5036                 }
5037
5038                 if (tmp->flags & sd_flag)
5039                         sd = tmp;
5040         }
5041
5042         if (affine_sd && cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5043                 prev_cpu = cpu;
5044
5045         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5046                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
5047                 goto unlock;
5048         }
5049
5050         while (sd) {
5051                 struct sched_group *group;
5052                 int weight;
5053
5054                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5055                         sd = sd->child;
5056                         continue;
5057                 }
5058
5059                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5060                 if (!group) {
5061                         sd = sd->child;
5062                         continue;
5063                 }
5064
5065                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5066                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5067                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5068                         sd = sd->child;
5069                         continue;
5070                 }
5071
5072                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5073                 cpu = new_cpu;
5074                 weight = sd->span_weight;
5075                 sd = NULL;
5076                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5077                         if (weight <= tmp->span_weight)
5078                                 break;
5079                         if (tmp->flags & sd_flag)
5080                                 sd = tmp;
5081                 }
5082                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5083         }
5084 unlock:
5085         rcu_read_unlock();
5086
5087         return new_cpu;
5088 }
5089
5090 /*
5091  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5092  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5093  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5094  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5095  */
5096 static void
5097 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
5098 {
5099         struct sched_entity *se = &p->se;
5100         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5101
5102         /*
5103          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
5104          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
5105          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
5106          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
5107          */
5108         if (se->avg.decay_count) {
5109                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
5110                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
5111                                                 &cfs_rq->removed_load);
5112         }
5113
5114         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5115         se->exec_start = 0;
5116 }
5117 #endif /* CONFIG_SMP */
5118
5119 static unsigned long
5120 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5121 {
5122         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5123
5124         /*
5125          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5126          * to virtual-time in his units.
5127          *
5128          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5129          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5130          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5131          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5132          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5133          *
5134          * This is especially important for buddies when the leftmost
5135          * task is higher priority than the buddy.
5136          */
5137         return calc_delta_fair(gran, se);
5138 }
5139
5140 /*
5141  * Should 'se' preempt 'curr'.
5142  *
5143  *             |s1
5144  *        |s2
5145  *   |s3
5146  *         g
5147  *      |<--->|c
5148  *
5149  *  w(c, s1) = -1
5150  *  w(c, s2) =  0
5151  *  w(c, s3) =  1
5152  *
5153  */
5154 static int
5155 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5156 {
5157         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5158
5159         if (vdiff <= 0)
5160                 return -1;
5161
5162         gran = wakeup_gran(curr, se);
5163         if (vdiff > gran)
5164                 return 1;
5165
5166         return 0;
5167 }
5168
5169 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5170 {
5171         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5172                 return;
5173
5174         for_each_sched_entity(se)
5175                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5176 }
5177
5178 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5179 {
5180         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5181                 return;
5182
5183         for_each_sched_entity(se)
5184                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5185 }
5186
5187 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5188 {
5189         for_each_sched_entity(se)
5190                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5191 }
5192
5193 /*
5194  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5195  */
5196 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5197 {
5198         struct task_struct *curr = rq->curr;
5199         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5200         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5201         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5202         int next_buddy_marked = 0;
5203
5204         if (unlikely(se == pse))
5205                 return;
5206
5207         /*
5208          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5209          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5210          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5211          * next-buddy nomination below.
5212          */
5213         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5214                 return;
5215
5216         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5217                 set_next_buddy(pse);
5218                 next_buddy_marked = 1;
5219         }
5220
5221         /*
5222          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5223          * wake up path.
5224          *
5225          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5226          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5227          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5228          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5229          * below.
5230          */
5231         if (test_tsk_need_resched(curr))
5232                 return;
5233
5234         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5235         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5236             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5237                 goto preempt;
5238
5239         /*
5240          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5241          * is driven by the tick):
5242          */
5243         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5244                 return;
5245
5246         find_matching_se(&se, &pse);
5247         update_curr(cfs_rq_of(se));
5248         BUG_ON(!pse);
5249         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5250                 /*
5251                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5252                  * triggering this preemption.
5253                  */
5254                 if (!next_buddy_marked)
5255                         set_next_buddy(pse);
5256                 goto preempt;
5257         }
5258
5259         return;
5260
5261 preempt:
5262         resched_curr(rq);
5263         /*
5264          * Only set the backward buddy when the current task is still
5265          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5266          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5267          * point, either of which can * drop the rq lock.
5268          *
5269          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5270          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5271          */
5272         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5273                 return;
5274
5275         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5276                 set_last_buddy(se);
5277 }
5278
5279 static struct task_struct *
5280 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5281 {
5282         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5283         struct sched_entity *se;
5284         struct task_struct *p;
5285         int new_tasks;
5286
5287 again:
5288 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5289         if (!cfs_rq->nr_running)
5290                 goto idle;
5291
5292         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5293                 goto simple;
5294
5295         /*
5296          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5297          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5298          *
5299          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5300          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5301          */
5302
5303         do {
5304                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5305
5306                 /*
5307                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5308                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5309                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5310                  * forget we've ever seen it.
5311                  */
5312                 if (curr && curr->on_rq)
5313                         update_curr(cfs_rq);
5314                 else
5315                         curr = NULL;
5316
5317                 /*
5318                  * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the throttle and
5319                  * dequeue its entity in the parent(s). Therefore the 'simple'
5320                  * nr_running test will indeed be correct.
5321                  */
5322                 if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5323                         goto simple;
5324
5325                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5326                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5327         } while (cfs_rq);
5328
5329         p = task_of(se);
5330
5331         /*
5332          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5333          * is a different task than we started out with, try and touch the
5334          * least amount of cfs_rqs.
5335          */
5336         if (prev != p) {
5337                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5338
5339                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5340                         int se_depth = se->depth;
5341                         int pse_depth = pse->depth;
5342
5343                         if (se_depth <= pse_depth) {
5344                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5345                                 pse = parent_entity(pse);
5346                         }
5347                         if (se_depth >= pse_depth) {
5348                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5349                                 se = parent_entity(se);
5350                         }
5351                 }
5352
5353                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5354                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5355         }
5356
5357         if (hrtick_enabled(rq))
5358                 hrtick_start_fair(rq, p);
5359
5360         return p;
5361 simple:
5362         cfs_rq = &rq->cfs;
5363 #endif
5364
5365         if (!cfs_rq->nr_running)
5366                 goto idle;
5367
5368         put_prev_task(rq, prev);
5369
5370         do {
5371                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5372                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5373                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5374         } while (cfs_rq);
5375
5376         p = task_of(se);
5377
5378         if (hrtick_enabled(rq))
5379                 hrtick_start_fair(rq, p);
5380
5381         return p;
5382
5383 idle:
5384         new_tasks = idle_balance(rq);
5385         /*
5386          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5387          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5388          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5389          */
5390         if (new_tasks < 0)
5391                 return RETRY_TASK;
5392
5393         if (new_tasks > 0)
5394                 goto again;
5395
5396         return NULL;
5397 }
5398
5399 /*
5400  * Account for a descheduled task:
5401  */
5402 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5403 {
5404         struct sched_entity *se = &prev->se;
5405         struct cfs_rq *cfs_rq;
5406
5407         for_each_sched_entity(se) {
5408                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5409                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5410         }
5411 }
5412
5413 /*
5414  * sched_yield() is very simple
5415  *
5416  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5417  */
5418 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5419 {
5420         struct task_struct *curr = rq->curr;
5421         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5422         struct sched_entity *se = &curr->se;
5423
5424         /*
5425          * Are we the only task in the tree?
5426          */
5427         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5428                 return;
5429
5430         clear_buddies(cfs_rq, se);
5431
5432         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5433                 update_rq_clock(rq);
5434                 /*
5435                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5436                  */
5437                 update_curr(cfs_rq);
5438                 /*
5439                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5440                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5441                  * and double the fastpath cost.
5442                  */
5443                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5444         }
5445
5446         set_skip_buddy(se);
5447 }
5448
5449 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5450 {
5451         struct sched_entity *se = &p->se;
5452
5453         /* throttled hierarchies are not runnable */
5454         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5455                 return false;
5456
5457         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5458         set_next_buddy(se);
5459
5460         yield_task_fair(rq);
5461
5462         return true;
5463 }
5464
5465 #ifdef CONFIG_SMP
5466 /**************************************************
5467  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5468  *
5469  * BASICS
5470  *
5471  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5472  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5473  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5474  *
5475  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5476  *
5477  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5478  * W_i,0 is defined as:
5479  *
5480  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5481  *
5482  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5483  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5484  *
5485  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5486  * weight:
5487  *
5488  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5489  *
5490  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5491  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5492  * can also include other factors [XXX].
5493  *
5494  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5495  * directly from (1):
5496  *
5497  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5498  *
5499  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5500  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5501  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5502  *
5503  * [XXX expand on:
5504  *     - infeasible weights;
5505  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5506  *
5507  *
5508  * SCHED DOMAINS
5509  *
5510  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5511  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5512  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5513  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5514  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5515  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5516  * the groups.
5517  *
5518  * This yields:
5519  *
5520  *     log_2 n     1     n
5521  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5522  *     i = 0      2^i   2^i
5523  *                               `- size of each group
5524  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5525  *         |         `- freq
5526  *         `- sum over all levels
5527  *
5528  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5529  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5530  *
5531  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5532  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5533  *
5534  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5535  *
5536  *             log_2 n     
5537  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5538  *             k = 0
5539  *
5540  * And you'll find that:
5541  *
5542  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5543  *
5544  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5545  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5546  * of:
5547  *
5548  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5549  *
5550  *
5551  * WORK CONSERVING
5552  *
5553  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5554  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5555  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5556  *
5557  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5558  * time.
5559  *
5560  * [XXX more?]
5561  *
5562  *
5563  * CGROUPS
5564  *
5565  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5566  *
5567  *                                s_k,i
5568  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5569  *                                 S_k
5570  *
5571  * Where
5572  *
5573  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5574  *
5575  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5576  *
5577  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5578  * property.
5579  *
5580  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5581  *      rewrite all of this once again.]
5582  */ 
5583
5584 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5585
5586 enum fbq_type { regular, remote, all };
5587
5588 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5589 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5590 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5591 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5592
5593 struct lb_env {
5594         struct sched_domain     *sd;
5595
5596         struct rq               *src_rq;
5597         int                     src_cpu;
5598
5599         int                     dst_cpu;
5600         struct rq               *dst_rq;
5601
5602         struct cpumask          *dst_grpmask;
5603         int                     new_dst_cpu;
5604         enum cpu_idle_type      idle;
5605         long                    imbalance;
5606         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5607         struct cpumask          *cpus;
5608
5609         unsigned int            flags;
5610
5611         unsigned int            loop;
5612         unsigned int            loop_break;
5613         unsigned int            loop_max;
5614
5615         enum fbq_type           fbq_type;
5616         struct list_head        tasks;
5617 };
5618
5619 /*
5620  * Is this task likely cache-hot:
5621  */
5622 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5623 {
5624         s64 delta;
5625
5626         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5627
5628         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5629                 return 0;
5630
5631         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5632                 return 0;
5633
5634         /*
5635          * Buddy candidates are cache hot:
5636          */
5637         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5638                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5639                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5640                 return 1;
5641
5642         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5643                 return 1;
5644         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5645                 return 0;
5646
5647         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5648
5649         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5650 }
5651
5652 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5653 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
5654 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5655 {
5656         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5657         int src_nid, dst_nid;
5658
5659         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults ||
5660             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
5661                 return false;
5662         }
5663
5664         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5665         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5666
5667         if (src_nid == dst_nid)
5668                 return false;
5669
5670         if (numa_group) {
5671                 /* Task is already in the group's interleave set. */
5672                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5673                         return false;
5674
5675                 /* Task is moving into the group's interleave set. */
5676                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5677                         return true;
5678
5679                 return group_faults(p, dst_nid) > group_faults(p, src_nid);
5680         }
5681
5682         /* Encourage migration to the preferred node. */
5683         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5684                 return true;
5685
5686         return task_faults(p, dst_nid) > task_faults(p, src_nid);
5687 }
5688
5689
5690 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5691 {
5692         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5693         int src_nid, dst_nid;
5694
5695         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
5696                 return false;
5697
5698         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5699                 return false;
5700
5701         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5702         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5703
5704         if (src_nid == dst_nid)
5705                 return false;
5706
5707         if (numa_group) {
5708                 /* Task is moving within/into the group's interleave set. */
5709                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5710                         return false;
5711
5712                 /* Task is moving out of the group's interleave set. */
5713                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5714                         return true;
5715
5716                 return group_faults(p, dst_nid) < group_faults(p, src_nid);
5717         }
5718
5719         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5720         if (src_nid == p->numa_preferred_nid)
5721                 return true;
5722
5723         return task_faults(p, dst_nid) < task_faults(p, src_nid);
5724 }
5725
5726 #else
5727 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
5728                                              struct lb_env *env)
5729 {
5730         return false;
5731 }
5732
5733 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5734                                              struct lb_env *env)
5735 {
5736         return false;
5737 }
5738 #endif
5739
5740 /*
5741  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5742  */
5743 static
5744 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5745 {
5746         int tsk_cache_hot = 0;
5747
5748         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5749
5750         /*
5751          * We do not migrate tasks that are:
5752          * 1) throttled_lb_pair, or
5753          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5754          * 3) running (obviously), or
5755          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5756          */
5757         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5758                 return 0;
5759
5760         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5761                 int cpu;
5762
5763                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5764
5765                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5766
5767                 /*
5768                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5769                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5770                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5771                  *
5772                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5773                  * one in current iteration.
5774                  */
5775                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5776                         return 0;
5777
5778                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5779                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5780                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5781                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5782                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5783                                 break;
5784                         }
5785                 }
5786
5787                 return 0;
5788         }
5789
5790         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5791         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5792
5793         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5794                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5795                 return 0;
5796         }
5797
5798         /*
5799          * Aggressive migration if:
5800          * 1) destination numa is preferred
5801          * 2) task is cache cold, or
5802          * 3) too many balance attempts have failed.
5803          */
5804         tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5805         if (!tsk_cache_hot)
5806                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5807
5808         if (migrate_improves_locality(p, env) || !tsk_cache_hot ||
5809             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5810                 if (tsk_cache_hot) {
5811                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5812                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5813                 }
5814                 return 1;
5815         }
5816
5817         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5818         return 0;
5819 }
5820
5821 /*
5822  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5823  */
5824 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5825 {
5826         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5827
5828         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5829         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5830         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5831 }
5832
5833 /*
5834  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5835  * part of active balancing operations within "domain".
5836  *
5837  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5838  */
5839 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5840 {
5841         struct task_struct *p, *n;
5842
5843         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5844
5845         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5846                 if (!can_migrate_task(p, env))
5847                         continue;
5848
5849                 detach_task(p, env);
5850
5851                 /*
5852                  * Right now, this is only the second place where
5853                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5854                  * so we can safely collect stats here rather than
5855                  * inside detach_tasks().
5856                  */
5857                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5858                 return p;
5859         }
5860         return NULL;
5861 }
5862
5863 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5864
5865 /*
5866  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5867  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5868  *
5869  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5870  */
5871 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5872 {
5873         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5874         struct task_struct *p;
5875         unsigned long load;
5876         int detached = 0;
5877
5878         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5879
5880         if (env->imbalance <= 0)
5881                 return 0;
5882
5883         while (!list_empty(tasks)) {
5884                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5885
5886                 env->loop++;
5887                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5888                 if (env->loop > env->loop_max)
5889                         break;
5890
5891                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5892                 if (env->loop > env->loop_break) {
5893                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5894                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5895                         break;
5896                 }
5897
5898                 if (!can_migrate_task(p, env))
5899                         goto next;
5900
5901                 load = task_h_load(p);
5902
5903                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5904                         goto next;
5905
5906                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5907                         goto next;
5908
5909                 detach_task(p, env);
5910                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5911
5912                 detached++;
5913                 env->imbalance -= load;
5914
5915 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5916                 /*
5917                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5918                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5919                  * the critical section.
5920                  */
5921                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5922                         break;
5923 #endif
5924
5925                 /*
5926                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5927                  * weighted load.
5928                  */
5929                 if (env->imbalance <= 0)
5930                         break;
5931
5932                 continue;
5933 next:
5934                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5935         }
5936
5937         /*
5938          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5939          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5940          * than inside detach_one_task().
5941          */
5942         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5943
5944         return detached;
5945 }
5946
5947 /*
5948  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5949  */
5950 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5951 {
5952         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5953
5954         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5955         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5956         activate_task(rq, p, 0);
5957         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5958 }
5959
5960 /*
5961  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5962  * its new rq.
5963  */
5964 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5965 {
5966         raw_spin_lock(&rq->lock);
5967         attach_task(rq, p);
5968         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5969 }
5970
5971 /*
5972  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5973  * new rq.
5974  */
5975 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5976 {
5977         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5978         struct task_struct *p;
5979
5980         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5981
5982         while (!list_empty(tasks)) {
5983                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5984                 list_del_init(&p->se.group_node);
5985
5986                 attach_task(env->dst_rq, p);
5987         }
5988
5989         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
5990 }
5991
5992 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5993 /*
5994  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
5995  */
5996 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
5997 {
5998         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5999         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
6000
6001         /* throttled entities do not contribute to load */
6002         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6003                 return;
6004
6005         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
6006
6007         if (se) {
6008                 update_entity_load_avg(se, 1);
6009                 /*
6010                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
6011                  * list removal.  This generally implies that all our children
6012                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
6013                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
6014                  * at enqueue.
6015                  *
6016                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
6017                  */
6018                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
6019                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
6020         } else {
6021                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6022                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
6023         }
6024 }
6025
6026 static void update_blocked_averages(int cpu)
6027 {
6028         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6029         struct cfs_rq *cfs_rq;
6030         unsigned long flags;
6031
6032         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6033         update_rq_clock(rq);
6034         /*
6035          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6036          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6037          */
6038         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6039                 /*
6040                  * Note: We may want to consider periodically releasing
6041                  * rq->lock about these updates so that creating many task
6042                  * groups does not result in continually extending hold time.
6043                  */
6044                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
6045         }
6046
6047         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6048 }
6049
6050 /*
6051  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6052  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6053  * group is a fraction of its parents load.
6054  */
6055 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6056 {
6057         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6058         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6059         unsigned long now = jiffies;
6060         unsigned long load;
6061
6062         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6063                 return;
6064
6065         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6066         for_each_sched_entity(se) {
6067                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6068                 cfs_rq->h_load_next = se;
6069                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6070                         break;
6071         }
6072
6073         if (!se) {
6074                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
6075                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6076         }
6077
6078         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6079                 load = cfs_rq->h_load;
6080                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
6081                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
6082                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6083                 cfs_rq->h_load = load;
6084                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6085         }
6086 }
6087
6088 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6089 {
6090         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6091
6092         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6093         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
6094                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
6095 }
6096 #else
6097 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6098 {
6099 }
6100
6101 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6102 {
6103         return p->se.avg.load_avg_contrib;
6104 }
6105 #endif
6106
6107 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6108
6109 enum group_type {
6110         group_other = 0,
6111         group_imbalanced,
6112         group_overloaded,
6113 };
6114
6115 /*
6116  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6117  */
6118 struct sg_lb_stats {
6119         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6120         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6121         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6122         unsigned long load_per_task;
6123         unsigned long group_capacity;
6124         unsigned long group_usage; /* Total usage of the group */
6125         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6126         unsigned int idle_cpus;
6127         unsigned int group_weight;
6128         enum group_type group_type;
6129         int group_no_capacity;
6130 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6131         unsigned int nr_numa_running;
6132         unsigned int nr_preferred_running;
6133 #endif
6134 };
6135
6136 /*
6137  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6138  *               during load balancing.
6139  */
6140 struct sd_lb_stats {
6141         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6142         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6143         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6144         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6145         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6146
6147         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6148         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6149 };
6150
6151 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6152 {
6153         /*
6154          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6155          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6156          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6157          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6158          */
6159         *sds = (struct sd_lb_stats){
6160                 .busiest = NULL,
6161                 .local = NULL,
6162                 .total_load = 0UL,
6163                 .total_capacity = 0UL,
6164                 .busiest_stat = {
6165                         .avg_load = 0UL,
6166                         .sum_nr_running = 0,
6167                         .group_type = group_other,
6168                 },
6169         };
6170 }
6171
6172 /**
6173  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6174  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6175  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6176  *
6177  * Return: The load index.
6178  */
6179 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6180                                         enum cpu_idle_type idle)
6181 {
6182         int load_idx;
6183
6184         switch (idle) {
6185         case CPU_NOT_IDLE:
6186                 load_idx = sd->busy_idx;
6187                 break;
6188
6189         case CPU_NEWLY_IDLE:
6190                 load_idx = sd->newidle_idx;
6191                 break;
6192         default:
6193                 load_idx = sd->idle_idx;
6194                 break;
6195         }
6196
6197         return load_idx;
6198 }
6199
6200 static unsigned long default_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6201 {
6202         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && (sd->span_weight > 1))
6203                 return sd->smt_gain / sd->span_weight;
6204
6205         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
6206 }
6207
6208 unsigned long __weak arch_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6209 {
6210         return default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6211 }
6212
6213 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6214 {
6215         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6216         u64 total, used, age_stamp, avg;
6217         s64 delta;
6218
6219         /*
6220          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6221          * we read them once before doing sanity checks on them.
6222          */
6223         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
6224         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
6225         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6226
6227         if (unlikely(delta < 0))
6228                 delta = 0;
6229
6230         total = sched_avg_period() + delta;
6231
6232         used = div_u64(avg, total);
6233
6234         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6235                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6236
6237         return 1;
6238 }
6239
6240 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6241 {
6242         unsigned long capacity = SCHED_CAPACITY_SCALE;
6243         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6244
6245         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
6246                 capacity *= arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6247         else
6248                 capacity *= default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6249
6250         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6251
6252         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6253
6254         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6255         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6256
6257         if (!capacity)
6258                 capacity = 1;
6259
6260         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6261         sdg->sgc->capacity = capacity;
6262 }
6263
6264 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6265 {
6266         struct sched_domain *child = sd->child;
6267         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6268         unsigned long capacity;
6269         unsigned long interval;
6270
6271         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6272         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6273         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6274
6275         if (!child) {
6276                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6277                 return;
6278         }
6279
6280         capacity = 0;
6281
6282         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6283                 /*
6284                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6285                  * span the current group.
6286                  */
6287
6288                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6289                         struct sched_group_capacity *sgc;
6290                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6291
6292                         /*
6293                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6294                          * gets here before we've attached the domains to the
6295                          * runqueues.
6296                          *
6297                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6298                          * in update_cpu_capacity().
6299                          *
6300                          * This avoids capacity from being 0 and
6301                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6302                          */
6303                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6304                                 capacity += capacity_of(cpu);
6305                                 continue;
6306                         }
6307
6308                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6309                         capacity += sgc->capacity;
6310                 }
6311         } else  {
6312                 /*
6313                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6314                  * span the current group.
6315                  */ 
6316
6317                 group = child->groups;
6318                 do {
6319                         capacity += group->sgc->capacity;
6320                         group = group->next;
6321                 } while (group != child->groups);
6322         }
6323
6324         sdg->sgc->capacity = capacity;
6325 }
6326
6327 /*
6328  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6329  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6330  * Return true is the capacity is reduced
6331  */
6332 static inline int
6333 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6334 {
6335         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6336                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6337 }
6338
6339 /*
6340  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6341  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6342  *
6343  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6344  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6345  * Something like:
6346  *
6347  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6348  *              *     * * *
6349  *
6350  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6351  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6352  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6353  *
6354  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6355  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6356  * moving tasks due to affinity constraints.
6357  *
6358  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6359  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6360  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6361  * to create an effective group imbalance.
6362  *
6363  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6364  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6365  * subtle and fragile situation.
6366  */
6367
6368 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6369 {
6370         return group->sgc->imbalance;
6371 }
6372
6373 /*
6374  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6375  * be used by some tasks.
6376  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6377  * smaller than the number of CPUs or if the usage is lower than the available
6378  * capacity for CFS tasks.
6379  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6380  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6381  * capacity in meaningful for the load balancer.
6382  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6383  * any benefit for the load balance.
6384  */
6385 static inline bool
6386 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6387 {
6388         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6389                 return true;
6390
6391         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6392                         (sgs->group_usage * env->sd->imbalance_pct))
6393                 return true;
6394
6395         return false;
6396 }
6397
6398 /*
6399  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6400  *  handle.
6401  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6402  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6403  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6404  *  false.
6405  */
6406 static inline bool
6407 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6408 {
6409         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6410                 return false;
6411
6412         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6413                         (sgs->group_usage * env->sd->imbalance_pct))
6414                 return true;
6415
6416         return false;
6417 }
6418
6419 static enum group_type group_classify(struct lb_env *env,
6420                 struct sched_group *group,
6421                 struct sg_lb_stats *sgs)
6422 {
6423         if (sgs->group_no_capacity)
6424                 return group_overloaded;
6425
6426         if (sg_imbalanced(group))
6427                 return group_imbalanced;
6428
6429         return group_other;
6430 }
6431
6432 /**
6433  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6434  * @env: The load balancing environment.
6435  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6436  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6437  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6438  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6439  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6440  */
6441 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6442                         struct sched_group *group, int load_idx,
6443                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6444                         bool *overload)
6445 {
6446         unsigned long load;
6447         int i;
6448
6449         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6450
6451         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6452                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6453
6454                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6455                 if (local_group)
6456                         load = target_load(i, load_idx);
6457                 else
6458                         load = source_load(i, load_idx);
6459
6460                 sgs->group_load += load;
6461                 sgs->group_usage += get_cpu_usage(i);
6462                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6463
6464                 if (rq->nr_running > 1)
6465                         *overload = true;
6466
6467 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6468                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6469                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6470 #endif
6471                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6472                 if (idle_cpu(i))
6473                         sgs->idle_cpus++;
6474         }
6475
6476         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6477         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6478         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6479
6480         if (sgs->sum_nr_running)
6481                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6482
6483         sgs->group_weight = group->group_weight;
6484
6485         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6486         sgs->group_type = group_classify(env, group, sgs);
6487 }
6488
6489 /**
6490  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6491  * @env: The load balancing environment.
6492  * @sds: sched_domain statistics
6493  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6494  * @sgs: sched_group statistics
6495  *
6496  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6497  * busiest group.
6498  *
6499  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6500  * busiest group. %false otherwise.
6501  */
6502 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6503                                    struct sd_lb_stats *sds,
6504                                    struct sched_group *sg,
6505                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6506 {
6507         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6508
6509         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6510                 return true;
6511
6512         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6513                 return false;
6514
6515         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6516                 return false;
6517
6518         /* This is the busiest node in its class. */
6519         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6520                 return true;
6521
6522         /*
6523          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6524          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6525          * higher than ourself as busy.
6526          */
6527         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6528                 if (!sds->busiest)
6529                         return true;
6530
6531                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6532                         return true;
6533         }
6534
6535         return false;
6536 }
6537
6538 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6539 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6540 {
6541         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6542                 return regular;
6543         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6544                 return remote;
6545         return all;
6546 }
6547
6548 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6549 {
6550         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6551                 return regular;
6552         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6553                 return remote;
6554         return all;
6555 }
6556 #else
6557 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6558 {
6559         return all;
6560 }
6561
6562 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6563 {
6564         return regular;
6565 }
6566 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6567
6568 /**
6569  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6570  * @env: The load balancing environment.
6571  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6572  */
6573 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6574 {
6575         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6576         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6577         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6578         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6579         bool overload = false;
6580
6581         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6582                 prefer_sibling = 1;
6583
6584         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6585
6586         do {
6587                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6588                 int local_group;
6589
6590                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6591                 if (local_group) {
6592                         sds->local = sg;
6593                         sgs = &sds->local_stat;
6594
6595                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6596                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6597                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6598                 }
6599
6600                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6601                                                 &overload);
6602
6603                 if (local_group)
6604                         goto next_group;
6605
6606                 /*
6607                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6608                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6609                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6610                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6611                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6612                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6613                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6614                  * the tasks on the system).
6615                  */
6616                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6617                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6618                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6619                         sgs->group_no_capacity = 1;
6620                         sgs->group_type = group_overloaded;
6621                 }
6622
6623                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6624                         sds->busiest = sg;
6625                         sds->busiest_stat = *sgs;
6626                 }
6627
6628 next_group:
6629                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6630                 sds->total_load += sgs->group_load;
6631                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6632
6633                 sg = sg->next;
6634         } while (sg != env->sd->groups);
6635
6636         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6637                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6638
6639         if (!env->sd->parent) {
6640                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6641                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6642                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6643         }
6644
6645 }
6646
6647 /**
6648  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6649  *                      sched doman.
6650  *
6651  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6652  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6653  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6654  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6655  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6656  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6657  *
6658  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6659  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6660  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6661  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6662  * number.
6663  *
6664  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6665  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6666  *
6667  * @env: The load balancing environment.
6668  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6669  */
6670 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6671 {
6672         int busiest_cpu;
6673
6674         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6675                 return 0;
6676
6677         if (!sds->busiest)
6678                 return 0;
6679
6680         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6681         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6682                 return 0;
6683
6684         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6685                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6686                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6687
6688         return 1;
6689 }
6690
6691 /**
6692  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6693  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6694  *                      load balancing.
6695  * @env: The load balancing environment.
6696  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6697  */
6698 static inline
6699 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6700 {
6701         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6702         unsigned int imbn = 2;
6703         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6704         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6705
6706         local = &sds->local_stat;
6707         busiest = &sds->busiest_stat;
6708
6709         if (!local->sum_nr_running)
6710                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6711         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6712                 imbn = 1;
6713
6714         scaled_busy_load_per_task =
6715                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6716                 busiest->group_capacity;
6717
6718         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6719             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6720                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6721                 return;
6722         }
6723
6724         /*
6725          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6726          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6727          * moving them.
6728          */
6729
6730         capa_now += busiest->group_capacity *
6731                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6732         capa_now += local->group_capacity *
6733                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6734         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6735
6736         /* Amount of load we'd subtract */
6737         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6738                 capa_move += busiest->group_capacity *
6739                             min(busiest->load_per_task,
6740                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6741         }
6742
6743         /* Amount of load we'd add */
6744         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6745             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6746                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6747                       local->group_capacity;
6748         } else {
6749                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6750                       local->group_capacity;
6751         }
6752         capa_move += local->group_capacity *
6753                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6754         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6755
6756         /* Move if we gain throughput */
6757         if (capa_move > capa_now)
6758                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6759 }
6760
6761 /**
6762  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6763  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6764  * @env: load balance environment
6765  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6766  */
6767 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6768 {
6769         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6770         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6771
6772         local = &sds->local_stat;
6773         busiest = &sds->busiest_stat;
6774
6775         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6776                 /*
6777                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6778                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6779                  */
6780                 busiest->load_per_task =
6781                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6782         }
6783
6784         /*
6785          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6786          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6787          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6788          */
6789         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6790             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6791                 env->imbalance = 0;
6792                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6793         }
6794
6795         /*
6796          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6797          */
6798         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6799             local->group_type   == group_overloaded) {
6800                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6801                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6802                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6803                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6804                 else
6805                         load_above_capacity = ~0UL;
6806         }
6807
6808         /*
6809          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6810          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6811          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6812          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6813          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6814          * for the minimum possible imbalance.
6815          */
6816         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6817
6818         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6819         env->imbalance = min(
6820                 max_pull * busiest->group_capacity,
6821                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6822         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6823
6824         /*
6825          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6826          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6827          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6828          * moved
6829          */
6830         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6831                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6832 }
6833
6834 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6835
6836 /**
6837  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6838  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6839  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6840  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6841  * such a group exists.
6842  *
6843  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6844  * to restore balance.
6845  *
6846  * @env: The load balancing environment.
6847  *
6848  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6849  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6850  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6851  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6852  */
6853 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6854 {
6855         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6856         struct sd_lb_stats sds;
6857
6858         init_sd_lb_stats(&sds);
6859
6860         /*
6861          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6862          * this level.
6863          */
6864         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6865         local = &sds.local_stat;
6866         busiest = &sds.busiest_stat;
6867
6868         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6869         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6870             check_asym_packing(env, &sds))
6871                 return sds.busiest;
6872
6873         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6874         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6875                 goto out_balanced;
6876
6877         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6878                                                 / sds.total_capacity;
6879
6880         /*
6881          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6882          * work because they assume all things are equal, which typically
6883          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6884          */
6885         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6886                 goto force_balance;
6887
6888         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6889         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
6890             busiest->group_no_capacity)
6891                 goto force_balance;
6892
6893         /*
6894          * If the local group is busier than the selected busiest group
6895          * don't try and pull any tasks.
6896          */
6897         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6898                 goto out_balanced;
6899
6900         /*
6901          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6902          * average load.
6903          */
6904         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6905                 goto out_balanced;
6906
6907         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6908                 /*
6909                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6910                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6911                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6912                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6913                  * might end up to just move the imbalance on another group
6914                  */
6915                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6916                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6917                         goto out_balanced;
6918         } else {
6919                 /*
6920                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6921                  * imbalance_pct to be conservative.
6922                  */
6923                 if (100 * busiest->avg_load <=
6924                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6925                         goto out_balanced;
6926         }
6927
6928 force_balance:
6929         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6930         calculate_imbalance(env, &sds);
6931         return sds.busiest;
6932
6933 out_balanced:
6934         env->imbalance = 0;
6935         return NULL;
6936 }
6937
6938 /*
6939  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6940  */
6941 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6942                                      struct sched_group *group)
6943 {
6944         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6945         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6946         int i;
6947
6948         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6949                 unsigned long capacity, wl;
6950                 enum fbq_type rt;
6951
6952                 rq = cpu_rq(i);
6953                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6954
6955                 /*
6956                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6957                  *  - regular: there are !numa tasks
6958                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6959                  *  - all:     there is no distinction
6960                  *
6961                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6962                  * ignore those when there's better options.
6963                  *
6964                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6965                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6966                  * queue by moving tasks around inside the node.
6967                  *
6968                  * If we cannot move enough load due to this classification
6969                  * the next pass will adjust the group classification and
6970                  * allow migration of more tasks.
6971                  *
6972                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6973                  */
6974                 if (rt > env->fbq_type)
6975                         continue;
6976
6977                 capacity = capacity_of(i);
6978
6979                 wl = weighted_cpuload(i);
6980
6981                 /*
6982                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6983                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6984                  */
6985
6986                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
6987                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
6988                         continue;
6989
6990                 /*
6991                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6992                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6993                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6994                  * potentially running at a lower capacity.
6995                  *
6996                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6997                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6998                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6999                  * our previous maximum.
7000                  */
7001                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7002                         busiest_load = wl;
7003                         busiest_capacity = capacity;
7004                         busiest = rq;
7005                 }
7006         }
7007
7008         return busiest;
7009 }
7010
7011 /*
7012  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7013  * so long as it is large enough.
7014  */
7015 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7016
7017 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7018 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7019
7020 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7021 {
7022         struct sched_domain *sd = env->sd;
7023
7024         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7025
7026                 /*
7027                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7028                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7029                  * lowest numbered CPUs.
7030                  */
7031                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7032                         return 1;
7033         }
7034
7035         /*
7036          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7037          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7038          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7039          * available on dst_cpu.
7040          */
7041         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7042             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7043                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7044                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7045                         return 1;
7046         }
7047
7048         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7049 }
7050
7051 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7052
7053 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7054 {
7055         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7056         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7057         int cpu, balance_cpu = -1;
7058
7059         /*
7060          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7061          * to do the newly idle load balance.
7062          */
7063         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7064                 return 1;
7065
7066         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7067         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7068         /* Try to find first idle cpu */
7069         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7070                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7071                         continue;
7072
7073                 balance_cpu = cpu;
7074                 break;
7075         }
7076
7077         if (balance_cpu == -1)
7078                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7079
7080         /*
7081          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7082          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7083          */
7084         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7085 }
7086
7087 /*
7088  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7089  * tasks if there is an imbalance.
7090  */
7091 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7092                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7093                         int *continue_balancing)
7094 {
7095         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7096         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7097         struct sched_group *group;
7098         struct rq *busiest;
7099         unsigned long flags;
7100         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7101
7102         struct lb_env env = {
7103                 .sd             = sd,
7104                 .dst_cpu        = this_cpu,
7105                 .dst_rq         = this_rq,
7106                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7107                 .idle           = idle,
7108                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7109                 .cpus           = cpus,
7110                 .fbq_type       = all,
7111                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7112         };
7113
7114         /*
7115          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7116          * other cpus in our group
7117          */
7118         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7119                 env.dst_grpmask = NULL;
7120
7121         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7122
7123         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7124
7125 redo:
7126         if (!should_we_balance(&env)) {
7127                 *continue_balancing = 0;
7128                 goto out_balanced;
7129         }
7130
7131         group = find_busiest_group(&env);
7132         if (!group) {
7133                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7134                 goto out_balanced;
7135         }
7136
7137         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7138         if (!busiest) {
7139                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7140                 goto out_balanced;
7141         }
7142
7143         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7144
7145         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7146
7147         env.src_cpu = busiest->cpu;
7148         env.src_rq = busiest;
7149
7150         ld_moved = 0;
7151         if (busiest->nr_running > 1) {
7152                 /*
7153                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7154                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7155                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7156                  * correctly treated as an imbalance.
7157                  */
7158                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7159                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7160
7161 more_balance:
7162                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7163
7164                 /*
7165                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7166                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7167                  */
7168                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7169
7170                 /*
7171                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7172                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7173                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7174                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7175                  * See task_rq_lock() family for the details.
7176                  */
7177
7178                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7179
7180                 if (cur_ld_moved) {
7181                         attach_tasks(&env);
7182                         ld_moved += cur_ld_moved;
7183                 }
7184
7185                 local_irq_restore(flags);
7186
7187                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7188                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7189                         goto more_balance;
7190                 }
7191
7192                 /*
7193                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7194                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7195                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7196                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7197                  * sched_group.
7198                  *
7199                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7200                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7201                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7202                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7203                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7204                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7205                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7206                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7207                  * This however should not happen so much in practice and
7208                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7209                  * excess load moved.
7210                  */
7211                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7212
7213                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7214                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7215
7216                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7217                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7218                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7219                         env.loop         = 0;
7220                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7221
7222                         /*
7223                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7224                          * need to continue with same src_cpu.
7225                          */
7226                         goto more_balance;
7227                 }
7228
7229                 /*
7230                  * We failed to reach balance because of affinity.
7231                  */
7232                 if (sd_parent) {
7233                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7234
7235                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7236                                 *group_imbalance = 1;
7237                 }
7238
7239                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7240                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7241                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7242                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7243                                 env.loop = 0;
7244                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7245                                 goto redo;
7246                         }
7247                         goto out_all_pinned;
7248                 }
7249         }
7250
7251         if (!ld_moved) {
7252                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7253                 /*
7254                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7255                  * We do not want newidle balance, which can be very
7256                  * frequent, pollute the failure counter causing
7257                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7258                  */
7259                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7260                         sd->nr_balance_failed++;
7261
7262                 if (need_active_balance(&env)) {
7263                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7264
7265                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7266                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7267                          * moved to this_cpu
7268                          */
7269                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7270                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7271                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7272                                                             flags);
7273                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7274                                 goto out_one_pinned;
7275                         }
7276
7277                         /*
7278                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7279                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7280                          * only after active load balance is finished.
7281                          */
7282                         if (!busiest->active_balance) {
7283                                 busiest->active_balance = 1;
7284                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7285                                 active_balance = 1;
7286                         }
7287                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7288
7289                         if (active_balance) {
7290                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7291                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7292                                         &busiest->active_balance_work);
7293                         }
7294
7295                         /*
7296                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7297                          * counter.
7298                          */
7299                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7300                 }
7301         } else
7302                 sd->nr_balance_failed = 0;
7303
7304         if (likely(!active_balance)) {
7305                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7306                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7307         } else {
7308                 /*
7309                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7310                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7311                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7312                  * detach_tasks).
7313                  */
7314                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7315                         sd->balance_interval *= 2;
7316         }
7317
7318         goto out;
7319
7320 out_balanced:
7321         /*
7322          * We reach balance although we may have faced some affinity
7323          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7324          */
7325         if (sd_parent) {
7326                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7327
7328                 if (*group_imbalance)
7329                         *group_imbalance = 0;
7330         }
7331
7332 out_all_pinned:
7333         /*
7334          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7335          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7336          * can try to migrate them.
7337          */
7338         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7339
7340         sd->nr_balance_failed = 0;
7341
7342 out_one_pinned:
7343         /* tune up the balancing interval */
7344         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7345                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7346                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7347                 sd->balance_interval *= 2;
7348
7349         ld_moved = 0;
7350 out:
7351         return ld_moved;
7352 }
7353
7354 static inline unsigned long
7355 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7356 {
7357         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7358
7359         if (cpu_busy)
7360                 interval *= sd->busy_factor;
7361
7362         /* scale ms to jiffies */
7363         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7364         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7365
7366         return interval;
7367 }
7368
7369 static inline void
7370 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7371 {
7372         unsigned long interval, next;
7373
7374         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7375         next = sd->last_balance + interval;
7376
7377         if (time_after(*next_balance, next))
7378                 *next_balance = next;
7379 }
7380
7381 /*
7382  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7383  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7384  */
7385 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7386 {
7387         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7388         int this_cpu = this_rq->cpu;
7389         struct sched_domain *sd;
7390         int pulled_task = 0;
7391         u64 curr_cost = 0;
7392
7393         idle_enter_fair(this_rq);
7394
7395         /*
7396          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7397          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7398          */
7399         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7400
7401         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7402             !this_rq->rd->overload) {
7403                 rcu_read_lock();
7404                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7405                 if (sd)
7406                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7407                 rcu_read_unlock();
7408
7409                 goto out;
7410         }
7411
7412         /*
7413          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
7414          */
7415         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7416
7417         update_blocked_averages(this_cpu);
7418         rcu_read_lock();
7419         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7420                 int continue_balancing = 1;
7421                 u64 t0, domain_cost;
7422
7423                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7424                         continue;
7425
7426                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7427                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7428                         break;
7429                 }
7430
7431                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7432                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7433
7434                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7435                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7436                                                    &continue_balancing);
7437
7438                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7439                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7440                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7441
7442                         curr_cost += domain_cost;
7443                 }
7444
7445                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7446
7447                 /*
7448                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7449                  * now runnable tasks on this rq.
7450                  */
7451                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7452                         break;
7453         }
7454         rcu_read_unlock();
7455
7456         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7457
7458         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7459                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7460
7461         /*
7462          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7463          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7464          * pretend we pulled a task.
7465          */
7466         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7467                 pulled_task = 1;
7468
7469 out:
7470         /* Move the next balance forward */
7471         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7472                 this_rq->next_balance = next_balance;
7473
7474         /* Is there a task of a high priority class? */
7475         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7476                 pulled_task = -1;
7477
7478         if (pulled_task) {
7479                 idle_exit_fair(this_rq);
7480                 this_rq->idle_stamp = 0;
7481         }
7482
7483         return pulled_task;
7484 }
7485
7486 /*
7487  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7488  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7489  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7490  * avoids physical / logical imbalances.
7491  */
7492 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7493 {
7494         struct rq *busiest_rq = data;
7495         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7496         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7497         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7498         struct sched_domain *sd;
7499         struct task_struct *p = NULL;
7500
7501         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7502
7503         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7504         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7505                      !busiest_rq->active_balance))
7506                 goto out_unlock;
7507
7508         /* Is there any task to move? */
7509         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7510                 goto out_unlock;
7511
7512         /*
7513          * This condition is "impossible", if it occurs
7514          * we need to fix it. Originally reported by
7515          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7516          */
7517         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7518
7519         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7520         rcu_read_lock();
7521         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7522                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7523                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7524                                 break;
7525         }
7526
7527         if (likely(sd)) {
7528                 struct lb_env env = {
7529                         .sd             = sd,
7530                         .dst_cpu        = target_cpu,
7531                         .dst_rq         = target_rq,
7532                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7533                         .src_rq         = busiest_rq,
7534                         .idle           = CPU_IDLE,
7535                 };
7536
7537                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7538
7539                 p = detach_one_task(&env);
7540                 if (p)
7541                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7542                 else
7543                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7544         }
7545         rcu_read_unlock();
7546 out_unlock:
7547         busiest_rq->active_balance = 0;
7548         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7549
7550         if (p)
7551                 attach_one_task(target_rq, p);
7552
7553         local_irq_enable();
7554
7555         return 0;
7556 }
7557
7558 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7559 {
7560         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7561 }
7562
7563 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7564 /*
7565  * idle load balancing details
7566  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7567  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7568  *   load balancing for all the idle CPUs.
7569  */
7570 static struct {
7571         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7572         atomic_t nr_cpus;
7573         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7574 } nohz ____cacheline_aligned;
7575
7576 static inline int find_new_ilb(void)
7577 {
7578         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7579
7580         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7581                 return ilb;
7582
7583         return nr_cpu_ids;
7584 }
7585
7586 /*
7587  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7588  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7589  * CPU (if there is one).
7590  */
7591 static void nohz_balancer_kick(void)
7592 {
7593         int ilb_cpu;
7594
7595         nohz.next_balance++;
7596
7597         ilb_cpu = find_new_ilb();
7598
7599         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7600                 return;
7601
7602         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7603                 return;
7604         /*
7605          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7606          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7607          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7608          * will be run before returning from the IPI.
7609          */
7610         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7611         return;
7612 }
7613
7614 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7615 {
7616         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7617                 /*
7618                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7619                  */
7620                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7621                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7622                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7623                 }
7624                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7625         }
7626 }
7627
7628 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7629 {
7630         struct sched_domain *sd;
7631         int cpu = smp_processor_id();
7632
7633         rcu_read_lock();
7634         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7635
7636         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7637                 goto unlock;
7638         sd->nohz_idle = 0;
7639
7640         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7641 unlock:
7642         rcu_read_unlock();
7643 }
7644
7645 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7646 {
7647         struct sched_domain *sd;
7648         int cpu = smp_processor_id();
7649
7650         rcu_read_lock();
7651         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7652
7653         if (!sd || sd->nohz_idle)
7654                 goto unlock;
7655         sd->nohz_idle = 1;
7656
7657         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7658 unlock:
7659         rcu_read_unlock();
7660 }
7661
7662 /*
7663  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7664  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7665  */
7666 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7667 {
7668         /*
7669          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7670          */
7671         if (!cpu_active(cpu))
7672                 return;
7673
7674         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7675                 return;
7676
7677         /*
7678          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7679          */
7680         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7681                 return;
7682
7683         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7684         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7685         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7686 }
7687
7688 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7689                                         unsigned long action, void *hcpu)
7690 {
7691         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7692         case CPU_DYING:
7693                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7694                 return NOTIFY_OK;
7695         default:
7696                 return NOTIFY_DONE;
7697         }
7698 }
7699 #endif
7700
7701 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7702
7703 /*
7704  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7705  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7706  */
7707 void update_max_interval(void)
7708 {
7709         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7710 }
7711
7712 /*
7713  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7714  * and initiates a balancing operation if so.
7715  *
7716  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7717  */
7718 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7719 {
7720         int continue_balancing = 1;
7721         int cpu = rq->cpu;
7722         unsigned long interval;
7723         struct sched_domain *sd;
7724         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7725         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7726         int update_next_balance = 0;
7727         int need_serialize, need_decay = 0;
7728         u64 max_cost = 0;
7729
7730         update_blocked_averages(cpu);
7731
7732         rcu_read_lock();
7733         for_each_domain(cpu, sd) {
7734                 /*
7735                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7736                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7737                  */
7738                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7739                         sd->max_newidle_lb_cost =
7740                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7741                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7742                         need_decay = 1;
7743                 }
7744                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7745
7746                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7747                         continue;
7748
7749                 /*
7750                  * Stop the load balance at this level. There is another
7751                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7752                  * actively.
7753                  */
7754                 if (!continue_balancing) {
7755                         if (need_decay)
7756                                 continue;
7757                         break;
7758                 }
7759
7760                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7761
7762                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7763                 if (need_serialize) {
7764                         if (!spin_trylock(&balancing))
7765                                 goto out;
7766                 }
7767
7768                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7769                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7770                                 /*
7771                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7772                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7773                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7774                                  */
7775                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7776                         }
7777                         sd->last_balance = jiffies;
7778                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7779                 }
7780                 if (need_serialize)
7781                         spin_unlock(&balancing);
7782 out:
7783                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7784                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7785                         update_next_balance = 1;
7786                 }
7787         }
7788         if (need_decay) {
7789                 /*
7790                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7791                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7792                  */
7793                 rq->max_idle_balance_cost =
7794                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7795         }
7796         rcu_read_unlock();
7797
7798         /*
7799          * next_balance will be updated only when there is a need.
7800          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7801          * updated.
7802          */
7803         if (likely(update_next_balance))
7804                 rq->next_balance = next_balance;
7805 }
7806
7807 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7808 /*
7809  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7810  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7811  */
7812 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7813 {
7814         int this_cpu = this_rq->cpu;
7815         struct rq *rq;
7816         int balance_cpu;
7817
7818         if (idle != CPU_IDLE ||
7819             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7820                 goto end;
7821
7822         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7823                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7824                         continue;
7825
7826                 /*
7827                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7828                  * work being done for other cpus. Next load
7829                  * balancing owner will pick it up.
7830                  */
7831                 if (need_resched())
7832                         break;
7833
7834                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7835
7836                 /*
7837                  * If time for next balance is due,
7838                  * do the balance.
7839                  */
7840                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7841                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7842                         update_rq_clock(rq);
7843                         update_idle_cpu_load(rq);
7844                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7845                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7846                 }
7847
7848                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
7849                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
7850         }
7851         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
7852 end:
7853         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7854 }
7855
7856 /*
7857  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7858  * of an idle cpu in the system.
7859  *   - This rq has more than one task.
7860  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
7861  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
7862  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
7863  *     multiple busy cpu.
7864  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7865  *     domain span are idle.
7866  */
7867 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7868 {
7869         unsigned long now = jiffies;
7870         struct sched_domain *sd;
7871         struct sched_group_capacity *sgc;
7872         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7873         bool kick = false;
7874
7875         if (unlikely(rq->idle_balance))
7876                 return false;
7877
7878        /*
7879         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7880         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7881         */
7882         set_cpu_sd_state_busy();
7883         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7884
7885         /*
7886          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7887          * balancing.
7888          */
7889         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7890                 return false;
7891
7892         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7893                 return false;
7894
7895         if (rq->nr_running >= 2)
7896                 return true;
7897
7898         rcu_read_lock();
7899         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7900         if (sd) {
7901                 sgc = sd->groups->sgc;
7902                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7903
7904                 if (nr_busy > 1) {
7905                         kick = true;
7906                         goto unlock;
7907                 }
7908
7909         }
7910
7911         sd = rcu_dereference(rq->sd);
7912         if (sd) {
7913                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
7914                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
7915                         kick = true;
7916                         goto unlock;
7917                 }
7918         }
7919
7920         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7921         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7922                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
7923                 kick = true;
7924                 goto unlock;
7925         }
7926
7927 unlock:
7928         rcu_read_unlock();
7929         return kick;
7930 }
7931 #else
7932 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7933 #endif
7934
7935 /*
7936  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7937  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7938  */
7939 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7940 {
7941         struct rq *this_rq = this_rq();
7942         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7943                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7944
7945         /*
7946          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7947          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7948          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
7949          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
7950          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
7951          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
7952          */
7953         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7954         rebalance_domains(this_rq, idle);
7955 }
7956
7957 /*
7958  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7959  */
7960 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7961 {
7962         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7963         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7964                 return;
7965
7966         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7967                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7968 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7969         if (nohz_kick_needed(rq))
7970                 nohz_balancer_kick();
7971 #endif
7972 }
7973
7974 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7975 {
7976         update_sysctl();
7977
7978         update_runtime_enabled(rq);
7979 }
7980
7981 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7982 {
7983         update_sysctl();
7984
7985         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7986         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7987 }
7988
7989 #endif /* CONFIG_SMP */
7990
7991 /*
7992  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7993  */
7994 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7995 {
7996         struct cfs_rq *cfs_rq;
7997         struct sched_entity *se = &curr->se;
7998
7999         for_each_sched_entity(se) {
8000                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8001                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8002         }
8003
8004         if (numabalancing_enabled)
8005                 task_tick_numa(rq, curr);
8006
8007         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
8008 }
8009
8010 /*
8011  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8012  *  - child not yet on the tasklist
8013  *  - preemption disabled
8014  */
8015 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8016 {
8017         struct cfs_rq *cfs_rq;
8018         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8019         int this_cpu = smp_processor_id();
8020         struct rq *rq = this_rq();
8021         unsigned long flags;
8022
8023         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8024
8025         update_rq_clock(rq);
8026
8027         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8028         curr = cfs_rq->curr;
8029
8030         /*
8031          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8032          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8033          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8034          * of child point to valid ones.
8035          */
8036         rcu_read_lock();
8037         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8038         rcu_read_unlock();
8039
8040         update_curr(cfs_rq);
8041
8042         if (curr)
8043                 se->vruntime = curr->vruntime;
8044         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8045
8046         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8047                 /*
8048                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8049                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8050                  */
8051                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8052                 resched_curr(rq);
8053         }
8054
8055         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8056
8057         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8058 }
8059
8060 /*
8061  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8062  * the current task.
8063  */
8064 static void
8065 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8066 {
8067         if (!task_on_rq_queued(p))
8068                 return;
8069
8070         /*
8071          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8072          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8073          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8074          */
8075         if (rq->curr == p) {
8076                 if (p->prio > oldprio)
8077                         resched_curr(rq);
8078         } else
8079                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8080 }
8081
8082 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8083 {
8084         struct sched_entity *se = &p->se;
8085         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8086
8087         /*
8088          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when it's
8089          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
8090          * do the right thing.
8091          *
8092          * If it's queued, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
8093          * have normalized the vruntime, if it's !queued, then only when
8094          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
8095          */
8096         if (!task_on_rq_queued(p) && p->state != TASK_RUNNING) {
8097                 /*
8098                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8099                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8100                  */
8101                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8102                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8103         }
8104
8105 #ifdef CONFIG_SMP
8106         /*
8107         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
8108         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
8109         * switch back.
8110         */
8111         if (se->avg.decay_count) {
8112                 __synchronize_entity_decay(se);
8113                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
8114         }
8115 #endif
8116 }
8117
8118 /*
8119  * We switched to the sched_fair class.
8120  */
8121 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8122 {
8123 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8124         struct sched_entity *se = &p->se;
8125         /*
8126          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8127          * class maintain depth value), reset depth properly.
8128          */
8129         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8130 #endif
8131         if (!task_on_rq_queued(p))
8132                 return;
8133
8134         /*
8135          * We were most likely switched from sched_rt, so
8136          * kick off the schedule if running, otherwise just see
8137          * if we can still preempt the current task.
8138          */
8139         if (rq->curr == p)
8140                 resched_curr(rq);
8141         else
8142                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8143 }
8144
8145 /* Account for a task changing its policy or group.
8146  *
8147  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8148  * migrates between groups/classes.
8149  */
8150 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8151 {
8152         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8153
8154         for_each_sched_entity(se) {
8155                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8156
8157                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8158                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8159                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8160         }
8161 }
8162
8163 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8164 {
8165         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8166         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8167 #ifndef CONFIG_64BIT
8168         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8169 #endif
8170 #ifdef CONFIG_SMP
8171         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
8172         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
8173 #endif
8174 }
8175
8176 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8177 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int queued)
8178 {
8179         struct sched_entity *se = &p->se;
8180         struct cfs_rq *cfs_rq;
8181
8182         /*
8183          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
8184          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
8185          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
8186          * bonus in place_entity()).
8187          *
8188          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
8189          * ->vruntime to a relative base.
8190          *
8191          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
8192          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
8193          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
8194          */
8195         /*
8196          * When !queued, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8197          * But there are some cases where it has already been normalized:
8198          *
8199          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
8200          *   wake_up_new_task().
8201          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8202          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8203          *
8204          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
8205          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
8206          */
8207         if (!queued && (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
8208                 queued = 1;
8209
8210         if (!queued)
8211                 se->vruntime -= cfs_rq_of(se)->min_vruntime;
8212         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8213         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8214         if (!queued) {
8215                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8216                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8217 #ifdef CONFIG_SMP
8218                 /*
8219                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
8220                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
8221                  * decay.
8222                  */
8223                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
8224                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
8225 #endif
8226         }
8227 }
8228
8229 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8230 {
8231         int i;
8232
8233         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8234
8235         for_each_possible_cpu(i) {
8236                 if (tg->cfs_rq)
8237                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8238                 if (tg->se)
8239                         kfree(tg->se[i]);
8240         }
8241
8242         kfree(tg->cfs_rq);
8243         kfree(tg->se);
8244 }
8245
8246 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8247 {
8248         struct cfs_rq *cfs_rq;
8249         struct sched_entity *se;
8250         int i;
8251
8252         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8253         if (!tg->cfs_rq)
8254                 goto err;
8255         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8256         if (!tg->se)
8257                 goto err;
8258
8259         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8260
8261         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8262
8263         for_each_possible_cpu(i) {
8264                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8265                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8266                 if (!cfs_rq)
8267                         goto err;
8268
8269                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8270                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8271                 if (!se)
8272                         goto err_free_rq;
8273
8274                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8275                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8276         }
8277
8278         return 1;
8279
8280 err_free_rq:
8281         kfree(cfs_rq);
8282 err:
8283         return 0;
8284 }
8285
8286 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8287 {
8288         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8289         unsigned long flags;
8290
8291         /*
8292         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8293         * check on_list without danger of it being re-added.
8294         */
8295         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8296                 return;
8297
8298         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8299         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8300         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8301 }
8302
8303 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8304                         struct sched_entity *se, int cpu,
8305                         struct sched_entity *parent)
8306 {
8307         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8308
8309         cfs_rq->tg = tg;
8310         cfs_rq->rq = rq;
8311         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8312
8313         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8314         tg->se[cpu] = se;
8315
8316         /* se could be NULL for root_task_group */
8317         if (!se)
8318                 return;
8319
8320         if (!parent) {
8321                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8322                 se->depth = 0;
8323         } else {
8324                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8325                 se->depth = parent->depth + 1;
8326         }
8327
8328         se->my_q = cfs_rq;
8329         /* guarantee group entities always have weight */
8330         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8331         se->parent = parent;
8332 }
8333
8334 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8335
8336 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8337 {
8338         int i;
8339         unsigned long flags;
8340
8341         /*
8342          * We can't change the weight of the root cgroup.
8343          */
8344         if (!tg->se[0])
8345                 return -EINVAL;
8346
8347         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8348
8349         mutex_lock(&shares_mutex);
8350         if (tg->shares == shares)
8351                 goto done;
8352
8353         tg->shares = shares;
8354         for_each_possible_cpu(i) {
8355                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8356                 struct sched_entity *se;
8357
8358                 se = tg->se[i];
8359                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8360                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8361
8362                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8363                 update_rq_clock(rq);
8364                 for_each_sched_entity(se)
8365                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8366                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8367         }
8368
8369 done:
8370         mutex_unlock(&shares_mutex);
8371         return 0;
8372 }
8373 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8374
8375 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8376
8377 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8378 {
8379         return 1;
8380 }
8381
8382 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
8383
8384 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8385
8386
8387 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8388 {
8389         struct sched_entity *se = &task->se;
8390         unsigned int rr_interval = 0;
8391
8392         /*
8393          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8394          * idle runqueue:
8395          */
8396         if (rq->cfs.load.weight)
8397                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8398
8399         return rr_interval;
8400 }
8401
8402 /*
8403  * All the scheduling class methods:
8404  */
8405 const struct sched_class fair_sched_class = {
8406         .next                   = &idle_sched_class,
8407         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8408         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8409         .yield_task             = yield_task_fair,
8410         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8411
8412         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8413
8414         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8415         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8416
8417 #ifdef CONFIG_SMP
8418         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8419         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8420
8421         .rq_online              = rq_online_fair,
8422         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8423
8424         .task_waking            = task_waking_fair,
8425 #endif
8426
8427         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8428         .task_tick              = task_tick_fair,
8429         .task_fork              = task_fork_fair,
8430
8431         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8432         .switched_from          = switched_from_fair,
8433         .switched_to            = switched_to_fair,
8434
8435         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8436
8437         .update_curr            = update_curr_fair,
8438
8439 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8440         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8441 #endif
8442 };
8443
8444 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8445 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8446 {
8447         struct cfs_rq *cfs_rq;
8448
8449         rcu_read_lock();
8450         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8451                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8452         rcu_read_unlock();
8453 }
8454 #endif
8455
8456 __init void init_sched_fair_class(void)
8457 {
8458 #ifdef CONFIG_SMP
8459         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8460
8461 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8462         nohz.next_balance = jiffies;
8463         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8464         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8465 #endif
8466 #endif /* SMP */
8467
8468 }