]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - kernel/sched/fair.c
regmap: rbtree: When adding a reg do a bsearch for target node
[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 unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables below are dependent on this value.
665  */
666 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
667 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
668 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
669
670 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
671 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
672 {
673         struct sched_avg *sa = &se->avg;
674
675         sa->last_update_time = 0;
676         /*
677          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
678          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
679          * will definitely be update (after enqueue).
680          */
681         sa->period_contrib = 1023;
682         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
683         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
684         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
685         sa->util_sum = LOAD_AVG_MAX;
686         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
687 }
688
689 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
690 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
691 #else
692 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
693 {
694 }
695 #endif
696
697 /*
698  * Update the current task's runtime statistics.
699  */
700 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
701 {
702         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
703         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
704         u64 delta_exec;
705
706         if (unlikely(!curr))
707                 return;
708
709         delta_exec = now - curr->exec_start;
710         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
711                 return;
712
713         curr->exec_start = now;
714
715         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
716                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
717
718         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
719         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
720
721         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
722         update_min_vruntime(cfs_rq);
723
724         if (entity_is_task(curr)) {
725                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
726
727                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
728                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
729                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
730         }
731
732         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
733 }
734
735 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
736 {
737         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
738 }
739
740 static inline void
741 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
742 {
743         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
744 }
745
746 /*
747  * Task is being enqueued - update stats:
748  */
749 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
750 {
751         /*
752          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
753          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
754          */
755         if (se != cfs_rq->curr)
756                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
757 }
758
759 static void
760 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
761 {
762         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
763                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
764         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
765         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
766                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
767 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
768         if (entity_is_task(se)) {
769                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
770                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
771         }
772 #endif
773         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
774 }
775
776 static inline void
777 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
778 {
779         /*
780          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
781          * waiting task:
782          */
783         if (se != cfs_rq->curr)
784                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
785 }
786
787 /*
788  * We are picking a new current task - update its stats:
789  */
790 static inline void
791 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
792 {
793         /*
794          * We are starting a new run period:
795          */
796         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
797 }
798
799 /**************************************************
800  * Scheduling class queueing methods:
801  */
802
803 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
804 /*
805  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
806  * calculated based on the tasks virtual memory size and
807  * numa_balancing_scan_size.
808  */
809 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
810 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
811
812 /* Portion of address space to scan in MB */
813 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
814
815 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
816 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
817
818 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
819 {
820         unsigned long rss = 0;
821         unsigned long nr_scan_pages;
822
823         /*
824          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
825          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
826          * on resident pages
827          */
828         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
829         rss = get_mm_rss(p->mm);
830         if (!rss)
831                 rss = nr_scan_pages;
832
833         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
834         return rss / nr_scan_pages;
835 }
836
837 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
838 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
839
840 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
841 {
842         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
843         unsigned int scan, floor;
844         unsigned int windows = 1;
845
846         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
847                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
848         floor = 1000 / windows;
849
850         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
851         return max_t(unsigned int, floor, scan);
852 }
853
854 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
855 {
856         unsigned int smin = task_scan_min(p);
857         unsigned int smax;
858
859         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
860         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
861         return max(smin, smax);
862 }
863
864 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
865 {
866         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
867         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
868 }
869
870 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
871 {
872         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
873         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
874 }
875
876 struct numa_group {
877         atomic_t refcount;
878
879         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
880         int nr_tasks;
881         pid_t gid;
882
883         struct rcu_head rcu;
884         nodemask_t active_nodes;
885         unsigned long total_faults;
886         /*
887          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
888          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
889          * more by CPU use than by memory faults.
890          */
891         unsigned long *faults_cpu;
892         unsigned long faults[0];
893 };
894
895 /* Shared or private faults. */
896 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
897
898 /* Memory and CPU locality */
899 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
900
901 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
902 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
903
904 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
905 {
906         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
907 }
908
909 /*
910  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
911  * occupy the first half of the array. The second half of the
912  * array is for current counters, which are averaged into the
913  * first set by task_numa_placement.
914  */
915 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
916 {
917         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
918 }
919
920 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
921 {
922         if (!p->numa_faults)
923                 return 0;
924
925         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
926                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
927 }
928
929 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
930 {
931         if (!p->numa_group)
932                 return 0;
933
934         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
935                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
936 }
937
938 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
939 {
940         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
941                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
942 }
943
944 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
945 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
946                                         int maxdist, bool task)
947 {
948         unsigned long score = 0;
949         int node;
950
951         /*
952          * All nodes are directly connected, and the same distance
953          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
954          */
955         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
956                 return 0;
957
958         /*
959          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
960          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
961          */
962         for_each_online_node(node) {
963                 unsigned long faults;
964                 int dist = node_distance(nid, node);
965
966                 /*
967                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
968                  * for placement; nid was already counted.
969                  */
970                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
971                         continue;
972
973                 /*
974                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
975                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
976                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
977                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
978                  * of each group. Skip other nodes.
979                  */
980                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
981                                         dist > maxdist)
982                         continue;
983
984                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
985                 if (task)
986                         faults = task_faults(p, node);
987                 else
988                         faults = group_faults(p, node);
989
990                 /*
991                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
992                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
993                  * directly connected bounce traffic through intermediate
994                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
995                  * The further away a node is, the less the faults count.
996                  * This seems to result in good task placement.
997                  */
998                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
999                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1000                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1001                 }
1002
1003                 score += faults;
1004         }
1005
1006         return score;
1007 }
1008
1009 /*
1010  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1011  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1012  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1013  * evenly spread out between numa nodes.
1014  */
1015 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1016                                         int dist)
1017 {
1018         unsigned long faults, total_faults;
1019
1020         if (!p->numa_faults)
1021                 return 0;
1022
1023         total_faults = p->total_numa_faults;
1024
1025         if (!total_faults)
1026                 return 0;
1027
1028         faults = task_faults(p, nid);
1029         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1030
1031         return 1000 * faults / total_faults;
1032 }
1033
1034 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1035                                          int dist)
1036 {
1037         unsigned long faults, total_faults;
1038
1039         if (!p->numa_group)
1040                 return 0;
1041
1042         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1043
1044         if (!total_faults)
1045                 return 0;
1046
1047         faults = group_faults(p, nid);
1048         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1049
1050         return 1000 * faults / total_faults;
1051 }
1052
1053 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1054                                 int src_nid, int dst_cpu)
1055 {
1056         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1057         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1058         int last_cpupid, this_cpupid;
1059
1060         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1061
1062         /*
1063          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1064          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1065          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1066          *
1067          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1068          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1069          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1070          *
1071          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1072          * same result twice in a row, given these samples are fully
1073          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1074          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1075          *
1076          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1077          * act on an unlikely task<->page relation.
1078          */
1079         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1080         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1081                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1082                 return false;
1083
1084         /* Always allow migrate on private faults */
1085         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1086                 return true;
1087
1088         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1089         if (!ng)
1090                 return true;
1091
1092         /*
1093          * Do not migrate if the destination is not a node that
1094          * is actively used by this numa group.
1095          */
1096         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1097                 return false;
1098
1099         /*
1100          * Source is a node that is not actively used by this
1101          * numa group, while the destination is. Migrate.
1102          */
1103         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1104                 return true;
1105
1106         /*
1107          * Both source and destination are nodes in active
1108          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1109          * by migrating from more heavily used groups, to less
1110          * heavily used ones, spreading the load around.
1111          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1112          */
1113         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1114 }
1115
1116 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1117 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1118 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1119 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1120 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1121
1122 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1123 struct numa_stats {
1124         unsigned long nr_running;
1125         unsigned long load;
1126
1127         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1128         unsigned long compute_capacity;
1129
1130         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1131         unsigned long task_capacity;
1132         int has_free_capacity;
1133 };
1134
1135 /*
1136  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1137  */
1138 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1139 {
1140         int smt, cpu, cpus = 0;
1141         unsigned long capacity;
1142
1143         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1144         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1145                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1146
1147                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1148                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1149                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1150
1151                 cpus++;
1152         }
1153
1154         /*
1155          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1156          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1157          * not find this node attractive.
1158          *
1159          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1160          * imbalance and bail there.
1161          */
1162         if (!cpus)
1163                 return;
1164
1165         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1166         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1167         capacity = cpus / smt; /* cores */
1168
1169         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1170                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1171         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1172 }
1173
1174 struct task_numa_env {
1175         struct task_struct *p;
1176
1177         int src_cpu, src_nid;
1178         int dst_cpu, dst_nid;
1179
1180         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1181
1182         int imbalance_pct;
1183         int dist;
1184
1185         struct task_struct *best_task;
1186         long best_imp;
1187         int best_cpu;
1188 };
1189
1190 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1191                              struct task_struct *p, long imp)
1192 {
1193         if (env->best_task)
1194                 put_task_struct(env->best_task);
1195         if (p)
1196                 get_task_struct(p);
1197
1198         env->best_task = p;
1199         env->best_imp = imp;
1200         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1201 }
1202
1203 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1204                                 struct task_numa_env *env)
1205 {
1206         long imb, old_imb;
1207         long orig_src_load, orig_dst_load;
1208         long src_capacity, dst_capacity;
1209
1210         /*
1211          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1212          *
1213          * src_load        dst_load
1214          * ------------ vs ---------
1215          * src_capacity    dst_capacity
1216          */
1217         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1218         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1219
1220         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1221         if (dst_load < src_load)
1222                 swap(dst_load, src_load);
1223
1224         /* Is the difference below the threshold? */
1225         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1226               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1227         if (imb <= 0)
1228                 return false;
1229
1230         /*
1231          * The imbalance is above the allowed threshold.
1232          * Compare it with the old imbalance.
1233          */
1234         orig_src_load = env->src_stats.load;
1235         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1236
1237         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1238                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1239
1240         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1241                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1242
1243         /* Would this change make things worse? */
1244         return (imb > old_imb);
1245 }
1246
1247 /*
1248  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1249  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1250  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1251  * be exchanged with the source task
1252  */
1253 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1254                               long taskimp, long groupimp)
1255 {
1256         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1257         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1258         struct task_struct *cur;
1259         long src_load, dst_load;
1260         long load;
1261         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1262         long moveimp = imp;
1263         int dist = env->dist;
1264
1265         rcu_read_lock();
1266
1267         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1268         cur = dst_rq->curr;
1269         /*
1270          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1271          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1272          * is safe under RCU read lock.
1273          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1274          * put_task_struct() after the last schedule().
1275          */
1276         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1277                 cur = NULL;
1278         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1279
1280         /*
1281          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1282          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1283          */
1284         if (cur == env->p)
1285                 goto unlock;
1286
1287         /*
1288          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1289          * source and destination node. Calculate the total differential for
1290          * the source task and potential destination task. The more negative
1291          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1292          * be incurred if the tasks were swapped.
1293          */
1294         if (cur) {
1295                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1296                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1297                         goto unlock;
1298
1299                 /*
1300                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1301                  * in any group then look only at task weights.
1302                  */
1303                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1304                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1305                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1306                         /*
1307                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1308                          * tasks within a group over tiny differences.
1309                          */
1310                         if (cur->numa_group)
1311                                 imp -= imp/16;
1312                 } else {
1313                         /*
1314                          * Compare the group weights. If a task is all by
1315                          * itself (not part of a group), use the task weight
1316                          * instead.
1317                          */
1318                         if (cur->numa_group)
1319                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1320                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1321                         else
1322                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1323                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1324                 }
1325         }
1326
1327         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1328                 goto unlock;
1329
1330         if (!cur) {
1331                 /* Is there capacity at our destination? */
1332                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1333                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1334                         goto unlock;
1335
1336                 goto balance;
1337         }
1338
1339         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1340         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1341                         dst_rq->nr_running == 1)
1342                 goto assign;
1343
1344         /*
1345          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1346          */
1347 balance:
1348         load = task_h_load(env->p);
1349         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1350         src_load = env->src_stats.load - load;
1351
1352         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1353                 /*
1354                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1355                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1356                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1357                  * so an actually idle CPU will win.
1358                  */
1359                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1360                         imp = moveimp - 1;
1361                         cur = NULL;
1362                         goto assign;
1363                 }
1364         }
1365
1366         if (imp <= env->best_imp)
1367                 goto unlock;
1368
1369         if (cur) {
1370                 load = task_h_load(cur);
1371                 dst_load -= load;
1372                 src_load += load;
1373         }
1374
1375         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1376                 goto unlock;
1377
1378         /*
1379          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1380          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1381          */
1382         if (!cur)
1383                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1384
1385 assign:
1386         task_numa_assign(env, cur, imp);
1387 unlock:
1388         rcu_read_unlock();
1389 }
1390
1391 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1392                                 long taskimp, long groupimp)
1393 {
1394         int cpu;
1395
1396         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1397                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1398                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1399                         continue;
1400
1401                 env->dst_cpu = cpu;
1402                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1403         }
1404 }
1405
1406 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1407 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1408 {
1409         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1410         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1411
1412         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1413                 return false;
1414
1415         /*
1416          * Only consider a task move if the source has a higher load
1417          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1418          *
1419          *      src->load                dst->load
1420          * --------------------- vs ---------------------
1421          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1422          */
1423         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1424
1425             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1426                 return true;
1427
1428         return false;
1429 }
1430
1431 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1432 {
1433         struct task_numa_env env = {
1434                 .p = p,
1435
1436                 .src_cpu = task_cpu(p),
1437                 .src_nid = task_node(p),
1438
1439                 .imbalance_pct = 112,
1440
1441                 .best_task = NULL,
1442                 .best_imp = 0,
1443                 .best_cpu = -1
1444         };
1445         struct sched_domain *sd;
1446         unsigned long taskweight, groupweight;
1447         int nid, ret, dist;
1448         long taskimp, groupimp;
1449
1450         /*
1451          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1452          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1453          *
1454          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1455          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1456          * to satisfy here.
1457          */
1458         rcu_read_lock();
1459         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1460         if (sd)
1461                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1462         rcu_read_unlock();
1463
1464         /*
1465          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1466          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1467          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1468          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1469          */
1470         if (unlikely(!sd)) {
1471                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1472                 return -EINVAL;
1473         }
1474
1475         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1476         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1477         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1478         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1479         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1480         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1481         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1482         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1483
1484         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1485         if (numa_has_capacity(&env))
1486                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1487
1488         /*
1489          * Look at other nodes in these cases:
1490          * - there is no space available on the preferred_nid
1491          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1492          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1493          *   we need to check other locations.
1494          */
1495         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1496                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1497                 for_each_online_node(nid) {
1498                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1499                                 continue;
1500
1501                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1502                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1503                                                 dist != env.dist) {
1504                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1505                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1506                         }
1507
1508                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1509                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1510                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1511                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1512                                 continue;
1513
1514                         env.dist = dist;
1515                         env.dst_nid = nid;
1516                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1517                         if (numa_has_capacity(&env))
1518                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1519                 }
1520         }
1521
1522         /*
1523          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1524          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1525          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1526          * settle down.
1527          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1528          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1529          */
1530         if (p->numa_group) {
1531                 if (env.best_cpu == -1)
1532                         nid = env.src_nid;
1533                 else
1534                         nid = env.dst_nid;
1535
1536                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1537                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1538         }
1539
1540         /* No better CPU than the current one was found. */
1541         if (env.best_cpu == -1)
1542                 return -EAGAIN;
1543
1544         /*
1545          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1546          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1547          */
1548         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1549
1550         if (env.best_task == NULL) {
1551                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1552                 if (ret != 0)
1553                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1554                 return ret;
1555         }
1556
1557         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1558         if (ret != 0)
1559                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1560         put_task_struct(env.best_task);
1561         return ret;
1562 }
1563
1564 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1565 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1566 {
1567         unsigned long interval = HZ;
1568
1569         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1570         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1571                 return;
1572
1573         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1574         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1575         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1576
1577         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1578         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1579                 return;
1580
1581         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1582         task_numa_migrate(p);
1583 }
1584
1585 /*
1586  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1587  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1588  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1589  * located.
1590  *
1591  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1592  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1593  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1594  * only removed when they drop below 3/16.
1595  */
1596 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1597 {
1598         unsigned long faults, max_faults = 0;
1599         int nid;
1600
1601         for_each_online_node(nid) {
1602                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1603                 if (faults > max_faults)
1604                         max_faults = faults;
1605         }
1606
1607         for_each_online_node(nid) {
1608                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1609                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1610                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1611                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1612                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1613                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1614         }
1615 }
1616
1617 /*
1618  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1619  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1620  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1621  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1622  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1623  */
1624 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1625 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1626
1627 /*
1628  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1629  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1630  * the page accesses are shared with other processes.
1631  * Otherwise, decrease the scan period.
1632  */
1633 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1634                         unsigned long shared, unsigned long private)
1635 {
1636         unsigned int period_slot;
1637         int ratio;
1638         int diff;
1639
1640         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1641         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1642
1643         /*
1644          * If there were no record hinting faults then either the task is
1645          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1646          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1647          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1648          * node is overloaded. In either case, scan slower
1649          */
1650         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1651                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1652                         p->numa_scan_period << 1);
1653
1654                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1655                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1656
1657                 return;
1658         }
1659
1660         /*
1661          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1662          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1663          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1664          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1665          */
1666         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1667         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1668         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1669                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1670                 if (!slot)
1671                         slot = 1;
1672                 diff = slot * period_slot;
1673         } else {
1674                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1675
1676                 /*
1677                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1678                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1679                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1680                  * speaking the intent is that there is little point
1681                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1682                  * simply bounce migrations uselessly
1683                  */
1684                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1685                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1686         }
1687
1688         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1689                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1690         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1691 }
1692
1693 /*
1694  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1695  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1696  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1697  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1698  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1699  */
1700 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1701 {
1702         u64 runtime, delta, now;
1703         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1704         now = p->se.exec_start;
1705         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1706
1707         if (p->last_task_numa_placement) {
1708                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1709                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1710         } else {
1711                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1712                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1713         }
1714
1715         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1716         p->last_task_numa_placement = now;
1717
1718         return delta;
1719 }
1720
1721 /*
1722  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1723  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1724  * otherwise workloads might not converge.
1725  */
1726 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1727 {
1728         nodemask_t nodes;
1729         int dist;
1730
1731         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1732         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1733                 return nid;
1734
1735         /*
1736          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1737          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1738          * both the node itself, and on nearby nodes.
1739          */
1740         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1741                 unsigned long score, max_score = 0;
1742                 int node, max_node = nid;
1743
1744                 dist = sched_max_numa_distance;
1745
1746                 for_each_online_node(node) {
1747                         score = group_weight(p, node, dist);
1748                         if (score > max_score) {
1749                                 max_score = score;
1750                                 max_node = node;
1751                         }
1752                 }
1753                 return max_node;
1754         }
1755
1756         /*
1757          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1758          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1759          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1760          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1761          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1762          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1763          * keep the complexity of the search down.
1764          */
1765         nodes = node_online_map;
1766         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1767                 unsigned long max_faults = 0;
1768                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1769                 int a, b;
1770
1771                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1772                 if (!find_numa_distance(dist))
1773                         continue;
1774
1775                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1776                         unsigned long faults = 0;
1777                         nodemask_t this_group;
1778                         nodes_clear(this_group);
1779
1780                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1781                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1782                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1783                                         faults += group_faults(p, b);
1784                                         node_set(b, this_group);
1785                                         node_clear(b, nodes);
1786                                 }
1787                         }
1788
1789                         /* Remember the top group. */
1790                         if (faults > max_faults) {
1791                                 max_faults = faults;
1792                                 max_group = this_group;
1793                                 /*
1794                                  * subtle: at the smallest distance there is
1795                                  * just one node left in each "group", the
1796                                  * winner is the preferred nid.
1797                                  */
1798                                 nid = a;
1799                         }
1800                 }
1801                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1802                 if (!max_faults)
1803                         break;
1804                 nodes = max_group;
1805         }
1806         return nid;
1807 }
1808
1809 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1810 {
1811         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1812         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1813         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1814         unsigned long total_faults;
1815         u64 runtime, period;
1816         spinlock_t *group_lock = NULL;
1817
1818         /*
1819          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1820          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1821          * that the field is read in a single access:
1822          */
1823         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1824         if (p->numa_scan_seq == seq)
1825                 return;
1826         p->numa_scan_seq = seq;
1827         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1828
1829         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1830                        p->numa_faults_locality[1];
1831         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1832
1833         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1834         if (p->numa_group) {
1835                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1836                 spin_lock_irq(group_lock);
1837         }
1838
1839         /* Find the node with the highest number of faults */
1840         for_each_online_node(nid) {
1841                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1842                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1843                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1844                 int priv;
1845
1846                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1847                         long diff, f_diff, f_weight;
1848
1849                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1850                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1851                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1852                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1853
1854                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1855                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1856                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1857                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1858
1859                         /*
1860                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1861                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1862                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1863                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1864                          * faults are less important.
1865                          */
1866                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1867                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1868                                    (total_faults + 1);
1869                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1870                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1871
1872                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1873                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1874                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1875                         p->total_numa_faults += diff;
1876                         if (p->numa_group) {
1877                                 /*
1878                                  * safe because we can only change our own group
1879                                  *
1880                                  * mem_idx represents the offset for a given
1881                                  * nid and priv in a specific region because it
1882                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1883                                  */
1884                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1885                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1886                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1887                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1888                         }
1889                 }
1890
1891                 if (faults > max_faults) {
1892                         max_faults = faults;
1893                         max_nid = nid;
1894                 }
1895
1896                 if (group_faults > max_group_faults) {
1897                         max_group_faults = group_faults;
1898                         max_group_nid = nid;
1899                 }
1900         }
1901
1902         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1903
1904         if (p->numa_group) {
1905                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1906                 spin_unlock_irq(group_lock);
1907                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1908         }
1909
1910         if (max_faults) {
1911                 /* Set the new preferred node */
1912                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1913                         sched_setnuma(p, max_nid);
1914
1915                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1916                         numa_migrate_preferred(p);
1917         }
1918 }
1919
1920 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1921 {
1922         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1923 }
1924
1925 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1926 {
1927         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1928                 kfree_rcu(grp, rcu);
1929 }
1930
1931 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1932                         int *priv)
1933 {
1934         struct numa_group *grp, *my_grp;
1935         struct task_struct *tsk;
1936         bool join = false;
1937         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1938         int i;
1939
1940         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1941                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1942                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1943
1944                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1945                 if (!grp)
1946                         return;
1947
1948                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1949                 spin_lock_init(&grp->lock);
1950                 grp->gid = p->pid;
1951                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1952                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1953                                                 nr_node_ids;
1954
1955                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1956
1957                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1958                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1959
1960                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1961
1962                 grp->nr_tasks++;
1963                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1964         }
1965
1966         rcu_read_lock();
1967         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1968
1969         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1970                 goto no_join;
1971
1972         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1973         if (!grp)
1974                 goto no_join;
1975
1976         my_grp = p->numa_group;
1977         if (grp == my_grp)
1978                 goto no_join;
1979
1980         /*
1981          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1982          * the other task will join us.
1983          */
1984         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1985                 goto no_join;
1986
1987         /*
1988          * Tie-break on the grp address.
1989          */
1990         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1991                 goto no_join;
1992
1993         /* Always join threads in the same process. */
1994         if (tsk->mm == current->mm)
1995                 join = true;
1996
1997         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1998         if (flags & TNF_SHARED)
1999                 join = true;
2000
2001         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2002         *priv = !join;
2003
2004         if (join && !get_numa_group(grp))
2005                 goto no_join;
2006
2007         rcu_read_unlock();
2008
2009         if (!join)
2010                 return;
2011
2012         BUG_ON(irqs_disabled());
2013         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2014
2015         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2016                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2017                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2018         }
2019         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2020         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2021
2022         my_grp->nr_tasks--;
2023         grp->nr_tasks++;
2024
2025         spin_unlock(&my_grp->lock);
2026         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2027
2028         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2029
2030         put_numa_group(my_grp);
2031         return;
2032
2033 no_join:
2034         rcu_read_unlock();
2035         return;
2036 }
2037
2038 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2039 {
2040         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2041         void *numa_faults = p->numa_faults;
2042         unsigned long flags;
2043         int i;
2044
2045         if (grp) {
2046                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2047                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2048                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2049                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2050
2051                 grp->nr_tasks--;
2052                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2053                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2054                 put_numa_group(grp);
2055         }
2056
2057         p->numa_faults = NULL;
2058         kfree(numa_faults);
2059 }
2060
2061 /*
2062  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2063  */
2064 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2065 {
2066         struct task_struct *p = current;
2067         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2068         int cpu_node = task_node(current);
2069         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2070         int priv;
2071
2072         if (!numabalancing_enabled)
2073                 return;
2074
2075         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2076         if (!p->mm)
2077                 return;
2078
2079         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2080         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2081                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2082                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2083
2084                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2085                 if (!p->numa_faults)
2086                         return;
2087
2088                 p->total_numa_faults = 0;
2089                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2090         }
2091
2092         /*
2093          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2094          * to be private if the accessing pid has not changed
2095          */
2096         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2097                 priv = 1;
2098         } else {
2099                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2100                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2101                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2102         }
2103
2104         /*
2105          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2106          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2107          * actively using should be counted as local. This allows the
2108          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2109          */
2110         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2111                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2112                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2113                 local = 1;
2114
2115         task_numa_placement(p);
2116
2117         /*
2118          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2119          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2120          */
2121         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2122                 numa_migrate_preferred(p);
2123
2124         if (migrated)
2125                 p->numa_pages_migrated += pages;
2126         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2127                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2128
2129         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2130         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2131         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2132 }
2133
2134 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2135 {
2136         /*
2137          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2138          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2139          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2140          * much of an issue though, since this is just used for
2141          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2142          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2143          */
2144         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2145         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2146 }
2147
2148 /*
2149  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2150  * Triggered from task_tick_numa().
2151  */
2152 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2153 {
2154         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2155         struct task_struct *p = current;
2156         struct mm_struct *mm = p->mm;
2157         struct vm_area_struct *vma;
2158         unsigned long start, end;
2159         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2160         long pages;
2161
2162         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2163
2164         work->next = work; /* protect against double add */
2165         /*
2166          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2167          *
2168          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2169          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2170          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2171          * work.
2172          */
2173         if (p->flags & PF_EXITING)
2174                 return;
2175
2176         if (!mm->numa_next_scan) {
2177                 mm->numa_next_scan = now +
2178                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2179         }
2180
2181         /*
2182          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2183          */
2184         migrate = mm->numa_next_scan;
2185         if (time_before(now, migrate))
2186                 return;
2187
2188         if (p->numa_scan_period == 0) {
2189                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2190                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2191         }
2192
2193         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2194         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2195                 return;
2196
2197         /*
2198          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2199          * the next time around.
2200          */
2201         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2202
2203         start = mm->numa_scan_offset;
2204         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2205         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2206         if (!pages)
2207                 return;
2208
2209         down_read(&mm->mmap_sem);
2210         vma = find_vma(mm, start);
2211         if (!vma) {
2212                 reset_ptenuma_scan(p);
2213                 start = 0;
2214                 vma = mm->mmap;
2215         }
2216         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2217                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2218                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2219                         continue;
2220                 }
2221
2222                 /*
2223                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2224                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2225                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2226                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2227                  */
2228                 if (!vma->vm_mm ||
2229                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2230                         continue;
2231
2232                 /*
2233                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2234                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2235                  */
2236                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2237                         continue;
2238
2239                 do {
2240                         start = max(start, vma->vm_start);
2241                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2242                         end = min(end, vma->vm_end);
2243                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
2244
2245                         /*
2246                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
2247                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
2248                          * address space is quickly skipped.
2249                          */
2250                         if (nr_pte_updates)
2251                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2252
2253                         start = end;
2254                         if (pages <= 0)
2255                                 goto out;
2256
2257                         cond_resched();
2258                 } while (end != vma->vm_end);
2259         }
2260
2261 out:
2262         /*
2263          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2264          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2265          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2266          * scanner to the start so check it now.
2267          */
2268         if (vma)
2269                 mm->numa_scan_offset = start;
2270         else
2271                 reset_ptenuma_scan(p);
2272         up_read(&mm->mmap_sem);
2273 }
2274
2275 /*
2276  * Drive the periodic memory faults..
2277  */
2278 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2279 {
2280         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2281         u64 period, now;
2282
2283         /*
2284          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2285          */
2286         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2287                 return;
2288
2289         /*
2290          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2291          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2292          * task needs to have done some actual work before we bother with
2293          * NUMA placement.
2294          */
2295         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2296         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2297
2298         if (now - curr->node_stamp > period) {
2299                 if (!curr->node_stamp)
2300                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2301                 curr->node_stamp += period;
2302
2303                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2304                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2305                         task_work_add(curr, work, true);
2306                 }
2307         }
2308 }
2309 #else
2310 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2311 {
2312 }
2313
2314 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2315 {
2316 }
2317
2318 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2319 {
2320 }
2321 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2322
2323 static void
2324 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2325 {
2326         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2327         if (!parent_entity(se))
2328                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2329 #ifdef CONFIG_SMP
2330         if (entity_is_task(se)) {
2331                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2332
2333                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2334                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2335         }
2336 #endif
2337         cfs_rq->nr_running++;
2338 }
2339
2340 static void
2341 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2342 {
2343         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2344         if (!parent_entity(se))
2345                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2346         if (entity_is_task(se)) {
2347                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2348                 list_del_init(&se->group_node);
2349         }
2350         cfs_rq->nr_running--;
2351 }
2352
2353 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2354 # ifdef CONFIG_SMP
2355 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2356 {
2357         long tg_weight;
2358
2359         /*
2360          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2361          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2362          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2363          */
2364         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2365         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2366         tg_weight += cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
2367
2368         return tg_weight;
2369 }
2370
2371 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2372 {
2373         long tg_weight, load, shares;
2374
2375         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2376         load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
2377
2378         shares = (tg->shares * load);
2379         if (tg_weight)
2380                 shares /= tg_weight;
2381
2382         if (shares < MIN_SHARES)
2383                 shares = MIN_SHARES;
2384         if (shares > tg->shares)
2385                 shares = tg->shares;
2386
2387         return shares;
2388 }
2389 # else /* CONFIG_SMP */
2390 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2391 {
2392         return tg->shares;
2393 }
2394 # endif /* CONFIG_SMP */
2395 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2396                             unsigned long weight)
2397 {
2398         if (se->on_rq) {
2399                 /* commit outstanding execution time */
2400                 if (cfs_rq->curr == se)
2401                         update_curr(cfs_rq);
2402                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2403         }
2404
2405         update_load_set(&se->load, weight);
2406
2407         if (se->on_rq)
2408                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2409 }
2410
2411 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2412
2413 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2414 {
2415         struct task_group *tg;
2416         struct sched_entity *se;
2417         long shares;
2418
2419         tg = cfs_rq->tg;
2420         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2421         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2422                 return;
2423 #ifndef CONFIG_SMP
2424         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2425                 return;
2426 #endif
2427         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2428
2429         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2430 }
2431 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2432 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2433 {
2434 }
2435 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2436
2437 #ifdef CONFIG_SMP
2438 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2439 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2440         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2441         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2442         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2443         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2444         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2445         0x85aac367, 0x82cd8698,
2446 };
2447
2448 /*
2449  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2450  * over-estimates when re-combining.
2451  */
2452 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2453             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2454          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2455         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2456 };
2457
2458 /*
2459  * Approximate:
2460  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2461  */
2462 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2463 {
2464         unsigned int local_n;
2465
2466         if (!n)
2467                 return val;
2468         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2469                 return 0;
2470
2471         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2472         local_n = n;
2473
2474         /*
2475          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2476          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2477          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2478          *
2479          * To achieve constant time decay_load.
2480          */
2481         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2482                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2483                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2484         }
2485
2486         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2487         return val;
2488 }
2489
2490 /*
2491  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2492  * average will be: \Sum 1024*y^n
2493  *
2494  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2495  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2496  */
2497 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2498 {
2499         u32 contrib = 0;
2500
2501         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2502                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2503         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2504                 return LOAD_AVG_MAX;
2505
2506         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2507         do {
2508                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2509                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2510
2511                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2512         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2513
2514         contrib = decay_load(contrib, n);
2515         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2516 }
2517
2518 /*
2519  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2520  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2521  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2522  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2523  *
2524  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2525  *      p0            p1           p2
2526  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2527  *
2528  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2529  *
2530  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2531  * following representation of historical load:
2532  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2533  *
2534  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2535  *   y^32 = 0.5
2536  *
2537  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2538  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2539  * (u_0).
2540  *
2541  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2542  * sum again by y is sufficient to update:
2543  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2544  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2545  */
2546 static __always_inline int
2547 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2548                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2549 {
2550         u64 delta, periods;
2551         u32 contrib;
2552         int delta_w, decayed = 0;
2553         unsigned long scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2554
2555         delta = now - sa->last_update_time;
2556         /*
2557          * This should only happen when time goes backwards, which it
2558          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2559          */
2560         if ((s64)delta < 0) {
2561                 sa->last_update_time = now;
2562                 return 0;
2563         }
2564
2565         /*
2566          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2567          * approximation of 1us and fast to compute.
2568          */
2569         delta >>= 10;
2570         if (!delta)
2571                 return 0;
2572         sa->last_update_time = now;
2573
2574         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2575         delta_w = sa->period_contrib;
2576         if (delta + delta_w >= 1024) {
2577                 decayed = 1;
2578
2579                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2580                 sa->period_contrib = 0;
2581
2582                 /*
2583                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2584                  * out how much from delta we need to complete the current
2585                  * period and accrue it.
2586                  */
2587                 delta_w = 1024 - delta_w;
2588                 if (weight) {
2589                         sa->load_sum += weight * delta_w;
2590                         if (cfs_rq)
2591                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * delta_w;
2592                 }
2593                 if (running)
2594                         sa->util_sum += delta_w * scale_freq >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2595
2596                 delta -= delta_w;
2597
2598                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2599                 periods = delta / 1024;
2600                 delta %= 1024;
2601
2602                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2603                 if (cfs_rq) {
2604                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2605                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2606                 }
2607                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2608
2609                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2610                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2611                 if (weight) {
2612                         sa->load_sum += weight * contrib;
2613                         if (cfs_rq)
2614                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2615                 }
2616                 if (running)
2617                         sa->util_sum += contrib * scale_freq >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2618         }
2619
2620         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2621         if (weight) {
2622                 sa->load_sum += weight * delta;
2623                 if (cfs_rq)
2624                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * delta;
2625         }
2626         if (running)
2627                 sa->util_sum += delta * scale_freq >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2628
2629         sa->period_contrib += delta;
2630
2631         if (decayed) {
2632                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2633                 if (cfs_rq) {
2634                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2635                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2636                 }
2637                 sa->util_avg = (sa->util_sum << SCHED_LOAD_SHIFT) / LOAD_AVG_MAX;
2638         }
2639
2640         return decayed;
2641 }
2642
2643 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2644 /*
2645  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2646  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2647  */
2648 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2649 {
2650         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2651
2652         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2653                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2654                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2655         }
2656 }
2657
2658 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2659 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2660 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2661
2662 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2663
2664 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2665 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2666 {
2667         int decayed;
2668         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2669
2670         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2671                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2672                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2673                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2674         }
2675
2676         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2677                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2678                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2679                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum -
2680                         ((r * LOAD_AVG_MAX) >> SCHED_LOAD_SHIFT), 0);
2681         }
2682
2683         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2684                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2685
2686 #ifndef CONFIG_64BIT
2687         smp_wmb();
2688         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2689 #endif
2690
2691         return decayed;
2692 }
2693
2694 /* Update task and its cfs_rq load average */
2695 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2696 {
2697         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2698         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2699         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2700
2701         /*
2702          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2703          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2704          */
2705         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2706                 se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight), cfs_rq->curr == se, NULL);
2707
2708         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2709                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2710 }
2711
2712 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2713 static inline void
2714 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2715 {
2716         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2717         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2718         int migrated = 0, decayed;
2719
2720         if (sa->last_update_time == 0) {
2721                 sa->last_update_time = now;
2722                 migrated = 1;
2723         }
2724         else {
2725                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2726                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2727                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2728         }
2729
2730         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2731
2732         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2733         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2734
2735         if (migrated) {
2736                 cfs_rq->avg.load_avg += sa->load_avg;
2737                 cfs_rq->avg.load_sum += sa->load_sum;
2738                 cfs_rq->avg.util_avg += sa->util_avg;
2739                 cfs_rq->avg.util_sum += sa->util_sum;
2740         }
2741
2742         if (decayed || migrated)
2743                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2744 }
2745
2746 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2747 static inline void
2748 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2749 {
2750         update_load_avg(se, 1);
2751
2752         cfs_rq->runnable_load_avg =
2753                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2754         cfs_rq->runnable_load_sum =
2755                 max_t(s64, cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2756 }
2757
2758 /*
2759  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2760  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2761  */
2762 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2763 {
2764         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2765         u64 last_update_time;
2766
2767 #ifndef CONFIG_64BIT
2768         u64 last_update_time_copy;
2769
2770         do {
2771                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2772                 smp_rmb();
2773                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2774         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2775 #else
2776         last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2777 #endif
2778
2779         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2780         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2781         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2782 }
2783
2784 /*
2785  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2786  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2787  * be the only way to update the runnable statistic.
2788  */
2789 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2790 {
2791 }
2792
2793 /*
2794  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2795  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2796  * be the only way to update the runnable statistic.
2797  */
2798 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2799 {
2800 }
2801
2802 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2803 {
2804         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2805 }
2806
2807 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2808 {
2809         return cfs_rq->avg.load_avg;
2810 }
2811
2812 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2813
2814 #else /* CONFIG_SMP */
2815
2816 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2817 static inline void
2818 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2819 static inline void
2820 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2821 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2822
2823 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2824 {
2825         return 0;
2826 }
2827
2828 #endif /* CONFIG_SMP */
2829
2830 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2831 {
2832 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2833         struct task_struct *tsk = NULL;
2834
2835         if (entity_is_task(se))
2836                 tsk = task_of(se);
2837
2838         if (se->statistics.sleep_start) {
2839                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2840
2841                 if ((s64)delta < 0)
2842                         delta = 0;
2843
2844                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2845                         se->statistics.sleep_max = delta;
2846
2847                 se->statistics.sleep_start = 0;
2848                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2849
2850                 if (tsk) {
2851                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2852                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2853                 }
2854         }
2855         if (se->statistics.block_start) {
2856                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2857
2858                 if ((s64)delta < 0)
2859                         delta = 0;
2860
2861                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2862                         se->statistics.block_max = delta;
2863
2864                 se->statistics.block_start = 0;
2865                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2866
2867                 if (tsk) {
2868                         if (tsk->in_iowait) {
2869                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2870                                 se->statistics.iowait_count++;
2871                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2872                         }
2873
2874                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2875
2876                         /*
2877                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2878                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2879                          * amount of time that the task spent sleeping:
2880                          */
2881                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2882                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2883                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2884                                                 delta >> 20);
2885                         }
2886                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2887                 }
2888         }
2889 #endif
2890 }
2891
2892 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2893 {
2894 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2895         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2896
2897         if (d < 0)
2898                 d = -d;
2899
2900         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2901                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2902 #endif
2903 }
2904
2905 static void
2906 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2907 {
2908         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2909
2910         /*
2911          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2912          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2913          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2914          * stays open at the end.
2915          */
2916         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2917                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2918
2919         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2920         if (!initial) {
2921                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2922
2923                 /*
2924                  * Halve their sleep time's effect, to allow
2925                  * for a gentler effect of sleepers:
2926                  */
2927                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
2928                         thresh >>= 1;
2929
2930                 vruntime -= thresh;
2931         }
2932
2933         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
2934         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
2935 }
2936
2937 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
2938
2939 static void
2940 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2941 {
2942         /*
2943          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
2944          * through calling update_curr().
2945          */
2946         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
2947                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
2948
2949         /*
2950          * Update run-time statistics of the 'current'.
2951          */
2952         update_curr(cfs_rq);
2953         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2954         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2955         update_cfs_shares(cfs_rq);
2956
2957         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
2958                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
2959                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
2960         }
2961
2962         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
2963         check_spread(cfs_rq, se);
2964         if (se != cfs_rq->curr)
2965                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
2966         se->on_rq = 1;
2967
2968         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
2969                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
2970                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
2971         }
2972 }
2973
2974 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
2975 {
2976         for_each_sched_entity(se) {
2977                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2978                 if (cfs_rq->last != se)
2979                         break;
2980
2981                 cfs_rq->last = NULL;
2982         }
2983 }
2984
2985 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
2986 {
2987         for_each_sched_entity(se) {
2988                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2989                 if (cfs_rq->next != se)
2990                         break;
2991
2992                 cfs_rq->next = NULL;
2993         }
2994 }
2995
2996 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
2997 {
2998         for_each_sched_entity(se) {
2999                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3000                 if (cfs_rq->skip != se)
3001                         break;
3002
3003                 cfs_rq->skip = NULL;
3004         }
3005 }
3006
3007 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3008 {
3009         if (cfs_rq->last == se)
3010                 __clear_buddies_last(se);
3011
3012         if (cfs_rq->next == se)
3013                 __clear_buddies_next(se);
3014
3015         if (cfs_rq->skip == se)
3016                 __clear_buddies_skip(se);
3017 }
3018
3019 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3020
3021 static void
3022 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3023 {
3024         /*
3025          * Update run-time statistics of the 'current'.
3026          */
3027         update_curr(cfs_rq);
3028         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3029
3030         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3031         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3032 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3033                 if (entity_is_task(se)) {
3034                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3035
3036                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3037                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3038                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3039                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3040                 }
3041 #endif
3042         }
3043
3044         clear_buddies(cfs_rq, se);
3045
3046         if (se != cfs_rq->curr)
3047                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3048         se->on_rq = 0;
3049         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3050
3051         /*
3052          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3053          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3054          * movement in our normalized position.
3055          */
3056         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3057                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3058
3059         /* return excess runtime on last dequeue */
3060         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3061
3062         update_min_vruntime(cfs_rq);
3063         update_cfs_shares(cfs_rq);
3064 }
3065
3066 /*
3067  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3068  */
3069 static void
3070 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3071 {
3072         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3073         struct sched_entity *se;
3074         s64 delta;
3075
3076         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3077         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3078         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3079                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3080                 /*
3081                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3082                  * re-elected due to buddy favours.
3083                  */
3084                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3085                 return;
3086         }
3087
3088         /*
3089          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3090          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3091          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3092          */
3093         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3094                 return;
3095
3096         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3097         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3098
3099         if (delta < 0)
3100                 return;
3101
3102         if (delta > ideal_runtime)
3103                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3104 }
3105
3106 static void
3107 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3108 {
3109         /* 'current' is not kept within the tree. */
3110         if (se->on_rq) {
3111                 /*
3112                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3113                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3114                  * runqueue.
3115                  */
3116                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3117                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3118                 update_load_avg(se, 1);
3119         }
3120
3121         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3122         cfs_rq->curr = se;
3123 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3124         /*
3125          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3126          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3127          * when there are only lesser-weight tasks around):
3128          */
3129         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3130                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3131                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3132         }
3133 #endif
3134         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3135 }
3136
3137 static int
3138 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3139
3140 /*
3141  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3142  * 1) keep things fair between processes/task groups
3143  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3144  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3145  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3146  */
3147 static struct sched_entity *
3148 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3149 {
3150         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3151         struct sched_entity *se;
3152
3153         /*
3154          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3155          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3156          */
3157         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3158                 left = curr;
3159
3160         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3161
3162         /*
3163          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3164          * be done without getting too unfair.
3165          */
3166         if (cfs_rq->skip == se) {
3167                 struct sched_entity *second;
3168
3169                 if (se == curr) {
3170                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3171                 } else {
3172                         second = __pick_next_entity(se);
3173                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3174                                 second = curr;
3175                 }
3176
3177                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3178                         se = second;
3179         }
3180
3181         /*
3182          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3183          */
3184         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3185                 se = cfs_rq->last;
3186
3187         /*
3188          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3189          */
3190         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3191                 se = cfs_rq->next;
3192
3193         clear_buddies(cfs_rq, se);
3194
3195         return se;
3196 }
3197
3198 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3199
3200 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3201 {
3202         /*
3203          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3204          * was not called and update_curr() has to be done:
3205          */
3206         if (prev->on_rq)
3207                 update_curr(cfs_rq);
3208
3209         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3210         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3211
3212         check_spread(cfs_rq, prev);
3213         if (prev->on_rq) {
3214                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3215                 /* Put 'current' back into the tree. */
3216                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3217                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3218                 update_load_avg(prev, 0);
3219         }
3220         cfs_rq->curr = NULL;
3221 }
3222
3223 static void
3224 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3225 {
3226         /*
3227          * Update run-time statistics of the 'current'.
3228          */
3229         update_curr(cfs_rq);
3230
3231         /*
3232          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3233          */
3234         update_load_avg(curr, 1);
3235         update_cfs_shares(cfs_rq);
3236
3237 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3238         /*
3239          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3240          * validating it and just reschedule.
3241          */
3242         if (queued) {
3243                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3244                 return;
3245         }
3246         /*
3247          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3248          */
3249         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3250                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3251                 return;
3252 #endif
3253
3254         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3255                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3256 }
3257
3258
3259 /**************************************************
3260  * CFS bandwidth control machinery
3261  */
3262
3263 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3264
3265 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3266 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3267
3268 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3269 {
3270         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3271 }
3272
3273 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3274 {
3275         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3276 }
3277
3278 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3279 {
3280         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3281 }
3282 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3283 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3284 {
3285         return true;
3286 }
3287
3288 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3289 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3290 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3291
3292 /*
3293  * default period for cfs group bandwidth.
3294  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3295  */
3296 static inline u64 default_cfs_period(void)
3297 {
3298         return 100000000ULL;
3299 }
3300
3301 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3302 {
3303         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3304 }
3305
3306 /*
3307  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3308  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3309  * additional synchronization around rq->lock.
3310  *
3311  * requires cfs_b->lock
3312  */
3313 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3314 {
3315         u64 now;
3316
3317         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3318                 return;
3319
3320         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3321         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3322         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3323 }
3324
3325 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3326 {
3327         return &tg->cfs_bandwidth;
3328 }
3329
3330 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3331 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3332 {
3333         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3334                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3335
3336         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3337 }
3338
3339 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3340 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3341 {
3342         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3343         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3344         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3345
3346         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3347         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3348
3349         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3350         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3351                 amount = min_amount;
3352         else {
3353                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3354
3355                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3356                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3357                         cfs_b->runtime -= amount;
3358                         cfs_b->idle = 0;
3359                 }
3360         }
3361         expires = cfs_b->runtime_expires;
3362         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3363
3364         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3365         /*
3366          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3367          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3368          * issued.
3369          */
3370         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3371                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3372
3373         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3374 }
3375
3376 /*
3377  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3378  * fact that rq->clock snapshots this value.
3379  */
3380 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3381 {
3382         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3383
3384         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3385         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3386                 return;
3387
3388         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3389                 return;
3390
3391         /*
3392          * If the local deadline has passed we have to consider the
3393          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3394          * has not truly expired.
3395          *
3396          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3397          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3398          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3399          * exact equality, so a partial write will still work.
3400          */
3401
3402         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3403                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3404                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3405         } else {
3406                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3407                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3408         }
3409 }
3410
3411 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3412 {
3413         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3414         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3415         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3416
3417         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3418                 return;
3419
3420         /*
3421          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3422          * hierarchy can be throttled
3423          */
3424         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3425                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3426 }
3427
3428 static __always_inline
3429 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3430 {
3431         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3432                 return;
3433
3434         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3435 }
3436
3437 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3438 {
3439         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3440 }
3441
3442 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3443 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3444 {
3445         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3446 }
3447
3448 /*
3449  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3450  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3451  * load-balance operations.
3452  */
3453 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3454                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3455 {
3456         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3457
3458         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3459         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3460
3461         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3462                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3463 }
3464
3465 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3466 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3467 {
3468         struct rq *rq = data;
3469         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3470
3471         cfs_rq->throttle_count--;
3472 #ifdef CONFIG_SMP
3473         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3474                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3475                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3476                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3477         }
3478 #endif
3479
3480         return 0;
3481 }
3482
3483 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3484 {
3485         struct rq *rq = data;
3486         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3487
3488         /* group is entering throttled state, stop time */
3489         if (!cfs_rq->throttle_count)
3490                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3491         cfs_rq->throttle_count++;
3492
3493         return 0;
3494 }
3495
3496 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3497 {
3498         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3499         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3500         struct sched_entity *se;
3501         long task_delta, dequeue = 1;
3502         bool empty;
3503
3504         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3505
3506         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3507         rcu_read_lock();
3508         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3509         rcu_read_unlock();
3510
3511         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3512         for_each_sched_entity(se) {
3513                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3514                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3515                 if (!se->on_rq)
3516                         break;
3517
3518                 if (dequeue)
3519                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3520                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3521
3522                 if (qcfs_rq->load.weight)
3523                         dequeue = 0;
3524         }
3525
3526         if (!se)
3527                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3528
3529         cfs_rq->throttled = 1;
3530         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3531         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3532         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3533
3534         /*
3535          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3536          * distribute_cfs_runtime will not see us
3537          */
3538         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3539
3540         /*
3541          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3542          * timer is running.
3543          */
3544         if (empty)
3545                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3546
3547         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3548 }
3549
3550 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3551 {
3552         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3553         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3554         struct sched_entity *se;
3555         int enqueue = 1;
3556         long task_delta;
3557
3558         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3559
3560         cfs_rq->throttled = 0;
3561
3562         update_rq_clock(rq);
3563
3564         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3565         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3566         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3567         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3568
3569         /* update hierarchical throttle state */
3570         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3571
3572         if (!cfs_rq->load.weight)
3573                 return;
3574
3575         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3576         for_each_sched_entity(se) {
3577                 if (se->on_rq)
3578                         enqueue = 0;
3579
3580                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3581                 if (enqueue)
3582                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3583                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3584
3585                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3586                         break;
3587         }
3588
3589         if (!se)
3590                 add_nr_running(rq, task_delta);
3591
3592         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3593         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3594                 resched_curr(rq);
3595 }
3596
3597 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3598                 u64 remaining, u64 expires)
3599 {
3600         struct cfs_rq *cfs_rq;
3601         u64 runtime;
3602         u64 starting_runtime = remaining;
3603
3604         rcu_read_lock();
3605         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3606                                 throttled_list) {
3607                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3608
3609                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3610                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3611                         goto next;
3612
3613                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3614                 if (runtime > remaining)
3615                         runtime = remaining;
3616                 remaining -= runtime;
3617
3618                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3619                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3620
3621                 /* we check whether we're throttled above */
3622                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3623                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3624
3625 next:
3626                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3627
3628                 if (!remaining)
3629                         break;
3630         }
3631         rcu_read_unlock();
3632
3633         return starting_runtime - remaining;
3634 }
3635
3636 /*
3637  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3638  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3639  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3640  * used to track this state.
3641  */
3642 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3643 {
3644         u64 runtime, runtime_expires;
3645         int throttled;
3646
3647         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3648         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3649                 goto out_deactivate;
3650
3651         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3652         cfs_b->nr_periods += overrun;
3653
3654         /*
3655          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3656          * we're going inactive then everything else can be deferred
3657          */
3658         if (cfs_b->idle && !throttled)
3659                 goto out_deactivate;
3660
3661         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3662
3663         if (!throttled) {
3664                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3665                 cfs_b->idle = 1;
3666                 return 0;
3667         }
3668
3669         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3670         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3671
3672         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3673
3674         /*
3675          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3676          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3677          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3678          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3679          * only by limited amounts in that extreme case.
3680          */
3681         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3682                 runtime = cfs_b->runtime;
3683                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3684                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3685                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3686                                                  runtime_expires);
3687                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3688
3689                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3690
3691                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3692         }
3693
3694         /*
3695          * While we are ensured activity in the period following an
3696          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3697          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3698          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3699          */
3700         cfs_b->idle = 0;
3701
3702         return 0;
3703
3704 out_deactivate:
3705         return 1;
3706 }
3707
3708 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3709 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3710 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3711 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3712 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3713 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3714
3715 /*
3716  * Are we near the end of the current quota period?
3717  *
3718  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3719  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3720  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3721  */
3722 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3723 {
3724         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3725         u64 remaining;
3726
3727         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3728         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3729                 return 1;
3730
3731         /* is a quota refresh about to occur? */
3732         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3733         if (remaining < min_expire)
3734                 return 1;
3735
3736         return 0;
3737 }
3738
3739 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3740 {
3741         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3742
3743         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3744         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3745                 return;
3746
3747         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3748                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3749                         HRTIMER_MODE_REL);
3750 }
3751
3752 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3753 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3754 {
3755         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3756         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3757
3758         if (slack_runtime <= 0)
3759                 return;
3760
3761         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3762         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3763             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3764                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3765
3766                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3767                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3768                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3769                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3770         }
3771         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3772
3773         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3774         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3775 }
3776
3777 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3778 {
3779         if (!cfs_bandwidth_used())
3780                 return;
3781
3782         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3783                 return;
3784
3785         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3786 }
3787
3788 /*
3789  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3790  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3791  */
3792 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3793 {
3794         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3795         u64 expires;
3796
3797         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3798         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3799         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3800                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3801                 return;
3802         }
3803
3804         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3805                 runtime = cfs_b->runtime;
3806
3807         expires = cfs_b->runtime_expires;
3808         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3809
3810         if (!runtime)
3811                 return;
3812
3813         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3814
3815         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3816         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3817                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3818         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3819 }
3820
3821 /*
3822  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3823  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3824  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3825  */
3826 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3827 {
3828         if (!cfs_bandwidth_used())
3829                 return;
3830
3831         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3832         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3833                 return;
3834
3835         /* ensure the group is not already throttled */
3836         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3837                 return;
3838
3839         /* update runtime allocation */
3840         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3841         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3842                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3843 }
3844
3845 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3846 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3847 {
3848         if (!cfs_bandwidth_used())
3849                 return false;
3850
3851         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3852                 return false;
3853
3854         /*
3855          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3856          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3857          */
3858         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3859                 return true;
3860
3861         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3862         return true;
3863 }
3864
3865 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3866 {
3867         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3868                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3869
3870         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3871
3872         return HRTIMER_NORESTART;
3873 }
3874
3875 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3876 {
3877         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3878                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3879         int overrun;
3880         int idle = 0;
3881
3882         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3883         for (;;) {
3884                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3885                 if (!overrun)
3886                         break;
3887
3888                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3889         }
3890         if (idle)
3891                 cfs_b->period_active = 0;
3892         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3893
3894         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3895 }
3896
3897 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3898 {
3899         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3900         cfs_b->runtime = 0;
3901         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3902         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3903
3904         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3905         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3906         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3907         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3908         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3909 }
3910
3911 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3912 {
3913         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3914         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3915 }
3916
3917 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3918 {
3919         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
3920
3921         if (!cfs_b->period_active) {
3922                 cfs_b->period_active = 1;
3923                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
3924                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3925         }
3926 }
3927
3928 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3929 {
3930         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
3931         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
3932                 return;
3933
3934         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3935         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
3936 }
3937
3938 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
3939 {
3940         struct cfs_rq *cfs_rq;
3941
3942         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3943                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
3944
3945                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3946                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
3947                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3948         }
3949 }
3950
3951 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
3952 {
3953         struct cfs_rq *cfs_rq;
3954
3955         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3956                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
3957                         continue;
3958
3959                 /*
3960                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
3961                  * there's some valid quota amount
3962                  */
3963                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
3964                 /*
3965                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
3966                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
3967                  */
3968                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3969
3970                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3971                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3972         }
3973 }
3974
3975 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3976 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3977 {
3978         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
3979 }
3980
3981 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
3982 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
3983 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3984 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3985
3986 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3987 {
3988         return 0;
3989 }
3990
3991 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3992 {
3993         return 0;
3994 }
3995
3996 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3997                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3998 {
3999         return 0;
4000 }
4001
4002 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4003
4004 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4005 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4006 #endif
4007
4008 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4009 {
4010         return NULL;
4011 }
4012 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4013 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4014 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4015
4016 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4017
4018 /**************************************************
4019  * CFS operations on tasks:
4020  */
4021
4022 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4023 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4024 {
4025         struct sched_entity *se = &p->se;
4026         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4027
4028         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4029
4030         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4031                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4032                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4033                 s64 delta = slice - ran;
4034
4035                 if (delta < 0) {
4036                         if (rq->curr == p)
4037                                 resched_curr(rq);
4038                         return;
4039                 }
4040                 hrtick_start(rq, delta);
4041         }
4042 }
4043
4044 /*
4045  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4046  * current task is from our class and nr_running is low enough
4047  * to matter.
4048  */
4049 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4050 {
4051         struct task_struct *curr = rq->curr;
4052
4053         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4054                 return;
4055
4056         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4057                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4058 }
4059 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4060 static inline void
4061 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4062 {
4063 }
4064
4065 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4066 {
4067 }
4068 #endif
4069
4070 /*
4071  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4072  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4073  * then put the task into the rbtree:
4074  */
4075 static void
4076 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4077 {
4078         struct cfs_rq *cfs_rq;
4079         struct sched_entity *se = &p->se;
4080
4081         for_each_sched_entity(se) {
4082                 if (se->on_rq)
4083                         break;
4084                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4085                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4086
4087                 /*
4088                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4089                  *
4090                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4091                  * post the final h_nr_running increment below.
4092                 */
4093                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4094                         break;
4095                 cfs_rq->h_nr_running++;
4096
4097                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4098         }
4099
4100         for_each_sched_entity(se) {
4101                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4102                 cfs_rq->h_nr_running++;
4103
4104                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4105                         break;
4106
4107                 update_load_avg(se, 1);
4108                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4109         }
4110
4111         if (!se)
4112                 add_nr_running(rq, 1);
4113
4114         hrtick_update(rq);
4115 }
4116
4117 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4118
4119 /*
4120  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4121  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4122  * update the fair scheduling stats:
4123  */
4124 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4125 {
4126         struct cfs_rq *cfs_rq;
4127         struct sched_entity *se = &p->se;
4128         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4129
4130         for_each_sched_entity(se) {
4131                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4132                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4133
4134                 /*
4135                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4136                  *
4137                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4138                  * post the final h_nr_running decrement below.
4139                 */
4140                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4141                         break;
4142                 cfs_rq->h_nr_running--;
4143
4144                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4145                 if (cfs_rq->load.weight) {
4146                         /*
4147                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4148                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4149                          */
4150                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4151                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4152
4153                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4154                         se = parent_entity(se);
4155                         break;
4156                 }
4157                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4158         }
4159
4160         for_each_sched_entity(se) {
4161                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4162                 cfs_rq->h_nr_running--;
4163
4164                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4165                         break;
4166
4167                 update_load_avg(se, 1);
4168                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4169         }
4170
4171         if (!se)
4172                 sub_nr_running(rq, 1);
4173
4174         hrtick_update(rq);
4175 }
4176
4177 #ifdef CONFIG_SMP
4178
4179 /*
4180  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4181  */
4182
4183 /*
4184  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4185  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4186  *
4187  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4188  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4189  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4190  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4191  *
4192  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4193  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4194  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4195  *
4196  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4197  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4198  * particular idx is approximated to be zero.
4199  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4200  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4201  * based on 128 point scale.
4202  * Example:
4203  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4204  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4205  *
4206  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4207  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4208  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4209  */
4210 #define DEGRADE_SHIFT           7
4211 static const unsigned char
4212                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4213 static const unsigned char
4214                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4215                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4216                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4217                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4218                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4219                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4220
4221 /*
4222  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4223  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4224  * adding any new load.
4225  */
4226 static unsigned long
4227 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4228 {
4229         int j = 0;
4230
4231         if (!missed_updates)
4232                 return load;
4233
4234         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4235                 return 0;
4236
4237         if (idx == 1)
4238                 return load >> missed_updates;
4239
4240         while (missed_updates) {
4241                 if (missed_updates % 2)
4242                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4243
4244                 missed_updates >>= 1;
4245                 j++;
4246         }
4247         return load;
4248 }
4249
4250 /*
4251  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4252  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4253  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4254  */
4255 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4256                               unsigned long pending_updates)
4257 {
4258         int i, scale;
4259
4260         this_rq->nr_load_updates++;
4261
4262         /* Update our load: */
4263         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4264         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4265                 unsigned long old_load, new_load;
4266
4267                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4268
4269                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4270                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4271                 new_load = this_load;
4272                 /*
4273                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4274                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4275                  * example.
4276                  */
4277                 if (new_load > old_load)
4278                         new_load += scale - 1;
4279
4280                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4281         }
4282
4283         sched_avg_update(this_rq);
4284 }
4285
4286 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4287 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4288 {
4289         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4290 }
4291
4292 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4293 /*
4294  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4295  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4296  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4297  *
4298  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4299  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4300  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4301  * (tick_nohz_idle_exit).
4302  *
4303  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4304  */
4305
4306 /*
4307  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4308  * idle balance.
4309  */
4310 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4311 {
4312         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4313         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4314         unsigned long pending_updates;
4315
4316         /*
4317          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4318          */
4319         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4320                 return;
4321
4322         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4323         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4324
4325         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4326 }
4327
4328 /*
4329  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4330  */
4331 void update_cpu_load_nohz(void)
4332 {
4333         struct rq *this_rq = this_rq();
4334         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4335         unsigned long pending_updates;
4336
4337         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4338                 return;
4339
4340         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4341         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4342         if (pending_updates) {
4343                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4344                 /*
4345                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4346                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4347                  */
4348                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4349         }
4350         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4351 }
4352 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4353
4354 /*
4355  * Called from scheduler_tick()
4356  */
4357 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4358 {
4359         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4360         /*
4361          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4362          */
4363         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4364         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4365 }
4366
4367 /*
4368  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4369  * according to the scheduling class and "nice" value.
4370  *
4371  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4372  * balance conservatively.
4373  */
4374 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4375 {
4376         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4377         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4378
4379         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4380                 return total;
4381
4382         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4383 }
4384
4385 /*
4386  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4387  * according to the scheduling class and "nice" value.
4388  */
4389 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4390 {
4391         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4392         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4393
4394         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4395                 return total;
4396
4397         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4398 }
4399
4400 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4401 {
4402         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4403 }
4404
4405 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4406 {
4407         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4408 }
4409
4410 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4411 {
4412         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4413         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4414         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4415
4416         if (nr_running)
4417                 return load_avg / nr_running;
4418
4419         return 0;
4420 }
4421
4422 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4423 {
4424         /*
4425          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4426          * about the boundary, really active task won't care
4427          * about the loss.
4428          */
4429         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4430                 current->wakee_flips >>= 1;
4431                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4432         }
4433
4434         if (current->last_wakee != p) {
4435                 current->last_wakee = p;
4436                 current->wakee_flips++;
4437         }
4438 }
4439
4440 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4441 {
4442         struct sched_entity *se = &p->se;
4443         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4444         u64 min_vruntime;
4445
4446 #ifndef CONFIG_64BIT
4447         u64 min_vruntime_copy;
4448
4449         do {
4450                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4451                 smp_rmb();
4452                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4453         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4454 #else
4455         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4456 #endif
4457
4458         se->vruntime -= min_vruntime;
4459         record_wakee(p);
4460 }
4461
4462 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4463 /*
4464  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4465  *
4466  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4467  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4468  * can calculate the shift in shares.
4469  *
4470  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4471  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4472  * total group weight.
4473  *
4474  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4475  * distribution (s_i) using:
4476  *
4477  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4478  *
4479  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4480  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4481  * shares distribution (s_i):
4482  *
4483  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4484  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4485  *
4486  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4487  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4488  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4489  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4490  *
4491  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4492  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4493  *
4494  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4495  *
4496  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4497  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4498  * weight and shares distributions like:
4499  *
4500  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4501  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4502  *
4503  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4504  *
4505  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4506  *
4507  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4508  *
4509  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4510  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4511  * 4/7) times the weight of the group.
4512  */
4513 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4514 {
4515         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4516
4517         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4518                 return wl;
4519
4520         for_each_sched_entity(se) {
4521                 long w, W;
4522
4523                 tg = se->my_q->tg;
4524
4525                 /*
4526                  * W = @wg + \Sum rw_j
4527                  */
4528                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4529
4530                 /*
4531                  * w = rw_i + @wl
4532                  */
4533                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4534
4535                 /*
4536                  * wl = S * s'_i; see (2)
4537                  */
4538                 if (W > 0 && w < W)
4539                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4540                 else
4541                         wl = tg->shares;
4542
4543                 /*
4544                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4545                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4546                  * calc_cfs_shares().
4547                  */
4548                 if (wl < MIN_SHARES)
4549                         wl = MIN_SHARES;
4550
4551                 /*
4552                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4553                  */
4554                 wl -= se->avg.load_avg;
4555
4556                 /*
4557                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4558                  * the final effective load change on the root group. Since
4559                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4560                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4561                  * resulting from this level per the above.
4562                  */
4563                 wg = 0;
4564         }
4565
4566         return wl;
4567 }
4568 #else
4569
4570 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4571 {
4572         return wl;
4573 }
4574
4575 #endif
4576
4577 /*
4578  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4579  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4580  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4581  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4582  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4583  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4584  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4585  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
4586  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
4587  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
4588  */
4589 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4590 {
4591         unsigned int master = current->wakee_flips;
4592         unsigned int slave = p->wakee_flips;
4593         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4594
4595         if (master < slave)
4596                 swap(master, slave);
4597         if (slave < factor || master < slave * factor)
4598                 return 0;
4599         return 1;
4600 }
4601
4602 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4603 {
4604         s64 this_load, load;
4605         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4606         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4607         struct task_group *tg;
4608         unsigned long weight;
4609         int balanced;
4610
4611         idx       = sd->wake_idx;
4612         this_cpu  = smp_processor_id();
4613         prev_cpu  = task_cpu(p);
4614         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4615         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4616
4617         /*
4618          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4619          * effect of the currently running task from the load
4620          * of the current CPU:
4621          */
4622         if (sync) {
4623                 tg = task_group(current);
4624                 weight = current->se.avg.load_avg;
4625
4626                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4627                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4628         }
4629
4630         tg = task_group(p);
4631         weight = p->se.avg.load_avg;
4632
4633         /*
4634          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4635          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4636          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4637          * about that, so that's good too.
4638          *
4639          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4640          * task to be woken on this_cpu.
4641          */
4642         this_eff_load = 100;
4643         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4644
4645         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4646         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4647
4648         if (this_load > 0) {
4649                 this_eff_load *= this_load +
4650                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4651
4652                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4653         }
4654
4655         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4656
4657         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4658
4659         if (!balanced)
4660                 return 0;
4661
4662         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4663         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4664
4665         return 1;
4666 }
4667
4668 /*
4669  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4670  * domain.
4671  */
4672 static struct sched_group *
4673 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4674                   int this_cpu, int sd_flag)
4675 {
4676         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4677         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4678         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4679         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4680
4681         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4682                 load_idx = sd->wake_idx;
4683
4684         do {
4685                 unsigned long load, avg_load;
4686                 int local_group;
4687                 int i;
4688
4689                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4690                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4691                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4692                         continue;
4693
4694                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4695                                                sched_group_cpus(group));
4696
4697                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4698                 avg_load = 0;
4699
4700                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4701                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4702                         if (local_group)
4703                                 load = source_load(i, load_idx);
4704                         else
4705                                 load = target_load(i, load_idx);
4706
4707                         avg_load += load;
4708                 }
4709
4710                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4711                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4712
4713                 if (local_group) {
4714                         this_load = avg_load;
4715                 } else if (avg_load < min_load) {
4716                         min_load = avg_load;
4717                         idlest = group;
4718                 }
4719         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4720
4721         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4722                 return NULL;
4723         return idlest;
4724 }
4725
4726 /*
4727  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4728  */
4729 static int
4730 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4731 {
4732         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4733         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4734         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4735         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4736         int shallowest_idle_cpu = -1;
4737         int i;
4738
4739         /* Traverse only the allowed CPUs */
4740         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4741                 if (idle_cpu(i)) {
4742                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4743                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
4744                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
4745                                 /*
4746                                  * We give priority to a CPU whose idle state
4747                                  * has the smallest exit latency irrespective
4748                                  * of any idle timestamp.
4749                                  */
4750                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
4751                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4752                                 shallowest_idle_cpu = i;
4753                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
4754                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
4755                                 /*
4756                                  * If equal or no active idle state, then
4757                                  * the most recently idled CPU might have
4758                                  * a warmer cache.
4759                                  */
4760                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4761                                 shallowest_idle_cpu = i;
4762                         }
4763                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
4764                         load = weighted_cpuload(i);
4765                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4766                                 min_load = load;
4767                                 least_loaded_cpu = i;
4768                         }
4769                 }
4770         }
4771
4772         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
4773 }
4774
4775 /*
4776  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4777  */
4778 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4779 {
4780         struct sched_domain *sd;
4781         struct sched_group *sg;
4782         int i = task_cpu(p);
4783
4784         if (idle_cpu(target))
4785                 return target;
4786
4787         /*
4788          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4789          */
4790         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4791                 return i;
4792
4793         /*
4794          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4795          */
4796         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4797         for_each_lower_domain(sd) {
4798                 sg = sd->groups;
4799                 do {
4800                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4801                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4802                                 goto next;
4803
4804                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4805                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4806                                         goto next;
4807                         }
4808
4809                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4810                                         tsk_cpus_allowed(p));
4811                         goto done;
4812 next:
4813                         sg = sg->next;
4814                 } while (sg != sd->groups);
4815         }
4816 done:
4817         return target;
4818 }
4819 /*
4820  * get_cpu_usage returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
4821  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
4822  * compare the usage with the capacity of the CPU that is available for CFS
4823  * task (ie cpu_capacity).
4824  * cfs.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks on a
4825  * CPU. It represents the amount of utilization of a CPU in the range
4826  * [0..SCHED_LOAD_SCALE].  The usage of a CPU can't be higher than the full
4827  * capacity of the CPU because it's about the running time on this CPU.
4828  * Nevertheless, cfs.avg.util_avg can be higher than SCHED_LOAD_SCALE
4829  * because of unfortunate rounding in util_avg or just
4830  * after migrating tasks until the average stabilizes with the new running
4831  * time. So we need to check that the usage stays into the range
4832  * [0..cpu_capacity_orig] and cap if necessary.
4833  * Without capping the usage, a group could be seen as overloaded (CPU0 usage
4834  * at 121% + CPU1 usage at 80%) whereas CPU1 has 20% of available capacity
4835  */
4836 static int get_cpu_usage(int cpu)
4837 {
4838         unsigned long usage = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
4839         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
4840
4841         if (usage >= SCHED_LOAD_SCALE)
4842                 return capacity;
4843
4844         return (usage * capacity) >> SCHED_LOAD_SHIFT;
4845 }
4846
4847 /*
4848  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
4849  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
4850  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
4851  *
4852  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
4853  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
4854  *
4855  * Returns the target cpu number.
4856  *
4857  * preempt must be disabled.
4858  */
4859 static int
4860 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4861 {
4862         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4863         int cpu = smp_processor_id();
4864         int new_cpu = prev_cpu;
4865         int want_affine = 0;
4866         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4867
4868         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4869                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
4870
4871         rcu_read_lock();
4872         for_each_domain(cpu, tmp) {
4873                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4874                         break;
4875
4876                 /*
4877                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4878                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4879                  */
4880                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4881                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4882                         affine_sd = tmp;
4883                         break;
4884                 }
4885
4886                 if (tmp->flags & sd_flag)
4887                         sd = tmp;
4888                 else if (!want_affine)
4889                         break;
4890         }
4891
4892         if (affine_sd) {
4893                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
4894                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4895                         new_cpu = cpu;
4896         }
4897
4898         if (!sd) {
4899                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
4900                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
4901
4902         } else while (sd) {
4903                 struct sched_group *group;
4904                 int weight;
4905
4906                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4907                         sd = sd->child;
4908                         continue;
4909                 }
4910
4911                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4912                 if (!group) {
4913                         sd = sd->child;
4914                         continue;
4915                 }
4916
4917                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4918                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4919                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4920                         sd = sd->child;
4921                         continue;
4922                 }
4923
4924                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4925                 cpu = new_cpu;
4926                 weight = sd->span_weight;
4927                 sd = NULL;
4928                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4929                         if (weight <= tmp->span_weight)
4930                                 break;
4931                         if (tmp->flags & sd_flag)
4932                                 sd = tmp;
4933                 }
4934                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4935         }
4936         rcu_read_unlock();
4937
4938         return new_cpu;
4939 }
4940
4941 /*
4942  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4943  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4944  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4945  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4946  */
4947 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4948 {
4949         /*
4950          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
4951          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
4952          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
4953          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
4954          * load sounds not bad.
4955          */
4956         remove_entity_load_avg(&p->se);
4957
4958         /* Tell new CPU we are migrated */
4959         p->se.avg.last_update_time = 0;
4960
4961         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
4962         p->se.exec_start = 0;
4963 }
4964
4965 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
4966 {
4967         remove_entity_load_avg(&p->se);
4968 }
4969 #endif /* CONFIG_SMP */
4970
4971 static unsigned long
4972 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4973 {
4974         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
4975
4976         /*
4977          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
4978          * to virtual-time in his units.
4979          *
4980          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
4981          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
4982          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
4983          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
4984          * be smaller, again penalizing the lighter task.
4985          *
4986          * This is especially important for buddies when the leftmost
4987          * task is higher priority than the buddy.
4988          */
4989         return calc_delta_fair(gran, se);
4990 }
4991
4992 /*
4993  * Should 'se' preempt 'curr'.
4994  *
4995  *             |s1
4996  *        |s2
4997  *   |s3
4998  *         g
4999  *      |<--->|c
5000  *
5001  *  w(c, s1) = -1
5002  *  w(c, s2) =  0
5003  *  w(c, s3) =  1
5004  *
5005  */
5006 static int
5007 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5008 {
5009         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5010
5011         if (vdiff <= 0)
5012                 return -1;
5013
5014         gran = wakeup_gran(curr, se);
5015         if (vdiff > gran)
5016                 return 1;
5017
5018         return 0;
5019 }
5020
5021 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5022 {
5023         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5024                 return;
5025
5026         for_each_sched_entity(se)
5027                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5028 }
5029
5030 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5031 {
5032         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5033                 return;
5034
5035         for_each_sched_entity(se)
5036                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5037 }
5038
5039 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5040 {
5041         for_each_sched_entity(se)
5042                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5043 }
5044
5045 /*
5046  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5047  */
5048 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5049 {
5050         struct task_struct *curr = rq->curr;
5051         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5052         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5053         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5054         int next_buddy_marked = 0;
5055
5056         if (unlikely(se == pse))
5057                 return;
5058
5059         /*
5060          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5061          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5062          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5063          * next-buddy nomination below.
5064          */
5065         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5066                 return;
5067
5068         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5069                 set_next_buddy(pse);
5070                 next_buddy_marked = 1;
5071         }
5072
5073         /*
5074          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5075          * wake up path.
5076          *
5077          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5078          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5079          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5080          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5081          * below.
5082          */
5083         if (test_tsk_need_resched(curr))
5084                 return;
5085
5086         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5087         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5088             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5089                 goto preempt;
5090
5091         /*
5092          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5093          * is driven by the tick):
5094          */
5095         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5096                 return;
5097
5098         find_matching_se(&se, &pse);
5099         update_curr(cfs_rq_of(se));
5100         BUG_ON(!pse);
5101         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5102                 /*
5103                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5104                  * triggering this preemption.
5105                  */
5106                 if (!next_buddy_marked)
5107                         set_next_buddy(pse);
5108                 goto preempt;
5109         }
5110
5111         return;
5112
5113 preempt:
5114         resched_curr(rq);
5115         /*
5116          * Only set the backward buddy when the current task is still
5117          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5118          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5119          * point, either of which can * drop the rq lock.
5120          *
5121          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5122          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5123          */
5124         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5125                 return;
5126
5127         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5128                 set_last_buddy(se);
5129 }
5130
5131 static struct task_struct *
5132 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5133 {
5134         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5135         struct sched_entity *se;
5136         struct task_struct *p;
5137         int new_tasks;
5138
5139 again:
5140 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5141         if (!cfs_rq->nr_running)
5142                 goto idle;
5143
5144         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5145                 goto simple;
5146
5147         /*
5148          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5149          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5150          *
5151          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5152          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5153          */
5154
5155         do {
5156                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5157
5158                 /*
5159                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5160                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5161                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5162                  * forget we've ever seen it.
5163                  */
5164                 if (curr) {
5165                         if (curr->on_rq)
5166                                 update_curr(cfs_rq);
5167                         else
5168                                 curr = NULL;
5169
5170                         /*
5171                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5172                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5173                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5174                          * be correct.
5175                          */
5176                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5177                                 goto simple;
5178                 }
5179
5180                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5181                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5182         } while (cfs_rq);
5183
5184         p = task_of(se);
5185
5186         /*
5187          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5188          * is a different task than we started out with, try and touch the
5189          * least amount of cfs_rqs.
5190          */
5191         if (prev != p) {
5192                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5193
5194                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5195                         int se_depth = se->depth;
5196                         int pse_depth = pse->depth;
5197
5198                         if (se_depth <= pse_depth) {
5199                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5200                                 pse = parent_entity(pse);
5201                         }
5202                         if (se_depth >= pse_depth) {
5203                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5204                                 se = parent_entity(se);
5205                         }
5206                 }
5207
5208                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5209                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5210         }
5211
5212         if (hrtick_enabled(rq))
5213                 hrtick_start_fair(rq, p);
5214
5215         return p;
5216 simple:
5217         cfs_rq = &rq->cfs;
5218 #endif
5219
5220         if (!cfs_rq->nr_running)
5221                 goto idle;
5222
5223         put_prev_task(rq, prev);
5224
5225         do {
5226                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5227                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5228                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5229         } while (cfs_rq);
5230
5231         p = task_of(se);
5232
5233         if (hrtick_enabled(rq))
5234                 hrtick_start_fair(rq, p);
5235
5236         return p;
5237
5238 idle:
5239         /*
5240          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5241          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5242          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5243          * re-start the picking loop.
5244          */
5245         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5246         new_tasks = idle_balance(rq);
5247         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5248         /*
5249          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5250          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5251          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5252          */
5253         if (new_tasks < 0)
5254                 return RETRY_TASK;
5255
5256         if (new_tasks > 0)
5257                 goto again;
5258
5259         return NULL;
5260 }
5261
5262 /*
5263  * Account for a descheduled task:
5264  */
5265 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5266 {
5267         struct sched_entity *se = &prev->se;
5268         struct cfs_rq *cfs_rq;
5269
5270         for_each_sched_entity(se) {
5271                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5272                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5273         }
5274 }
5275
5276 /*
5277  * sched_yield() is very simple
5278  *
5279  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5280  */
5281 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5282 {
5283         struct task_struct *curr = rq->curr;
5284         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5285         struct sched_entity *se = &curr->se;
5286
5287         /*
5288          * Are we the only task in the tree?
5289          */
5290         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5291                 return;
5292
5293         clear_buddies(cfs_rq, se);
5294
5295         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5296                 update_rq_clock(rq);
5297                 /*
5298                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5299                  */
5300                 update_curr(cfs_rq);
5301                 /*
5302                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5303                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5304                  * and double the fastpath cost.
5305                  */
5306                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5307         }
5308
5309         set_skip_buddy(se);
5310 }
5311
5312 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5313 {
5314         struct sched_entity *se = &p->se;
5315
5316         /* throttled hierarchies are not runnable */
5317         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5318                 return false;
5319
5320         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5321         set_next_buddy(se);
5322
5323         yield_task_fair(rq);
5324
5325         return true;
5326 }
5327
5328 #ifdef CONFIG_SMP
5329 /**************************************************
5330  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5331  *
5332  * BASICS
5333  *
5334  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5335  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5336  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5337  *
5338  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5339  *
5340  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5341  * W_i,0 is defined as:
5342  *
5343  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5344  *
5345  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5346  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5347  *
5348  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5349  * weight:
5350  *
5351  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5352  *
5353  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5354  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5355  * can also include other factors [XXX].
5356  *
5357  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5358  * directly from (1):
5359  *
5360  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5361  *
5362  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5363  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5364  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5365  *
5366  * [XXX expand on:
5367  *     - infeasible weights;
5368  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5369  *
5370  *
5371  * SCHED DOMAINS
5372  *
5373  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5374  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5375  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5376  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5377  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5378  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5379  * the groups.
5380  *
5381  * This yields:
5382  *
5383  *     log_2 n     1     n
5384  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5385  *     i = 0      2^i   2^i
5386  *                               `- size of each group
5387  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5388  *         |         `- freq
5389  *         `- sum over all levels
5390  *
5391  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5392  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5393  *
5394  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5395  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5396  *
5397  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5398  *
5399  *             log_2 n     
5400  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5401  *             k = 0
5402  *
5403  * And you'll find that:
5404  *
5405  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5406  *
5407  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5408  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5409  * of:
5410  *
5411  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5412  *
5413  *
5414  * WORK CONSERVING
5415  *
5416  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5417  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5418  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5419  *
5420  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5421  * time.
5422  *
5423  * [XXX more?]
5424  *
5425  *
5426  * CGROUPS
5427  *
5428  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5429  *
5430  *                                s_k,i
5431  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5432  *                                 S_k
5433  *
5434  * Where
5435  *
5436  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5437  *
5438  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5439  *
5440  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5441  * property.
5442  *
5443  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5444  *      rewrite all of this once again.]
5445  */ 
5446
5447 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5448
5449 enum fbq_type { regular, remote, all };
5450
5451 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5452 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5453 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5454 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5455
5456 struct lb_env {
5457         struct sched_domain     *sd;
5458
5459         struct rq               *src_rq;
5460         int                     src_cpu;
5461
5462         int                     dst_cpu;
5463         struct rq               *dst_rq;
5464
5465         struct cpumask          *dst_grpmask;
5466         int                     new_dst_cpu;
5467         enum cpu_idle_type      idle;
5468         long                    imbalance;
5469         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5470         struct cpumask          *cpus;
5471
5472         unsigned int            flags;
5473
5474         unsigned int            loop;
5475         unsigned int            loop_break;
5476         unsigned int            loop_max;
5477
5478         enum fbq_type           fbq_type;
5479         struct list_head        tasks;
5480 };
5481
5482 /*
5483  * Is this task likely cache-hot:
5484  */
5485 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5486 {
5487         s64 delta;
5488
5489         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5490
5491         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5492                 return 0;
5493
5494         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5495                 return 0;
5496
5497         /*
5498          * Buddy candidates are cache hot:
5499          */
5500         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5501                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5502                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5503                 return 1;
5504
5505         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5506                 return 1;
5507         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5508                 return 0;
5509
5510         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5511
5512         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5513 }
5514
5515 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5516 /*
5517  * Returns 1, if task migration degrades locality
5518  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5519  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5520  */
5521 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5522 {
5523         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5524         unsigned long src_faults, dst_faults;
5525         int src_nid, dst_nid;
5526
5527         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5528                 return -1;
5529
5530         if (!sched_feat(NUMA))
5531                 return -1;
5532
5533         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5534         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5535
5536         if (src_nid == dst_nid)
5537                 return -1;
5538
5539         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5540         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
5541                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
5542                         return 1;
5543                 else
5544                         return -1;
5545         }
5546
5547         /* Encourage migration to the preferred node. */
5548         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5549                 return 0;
5550
5551         if (numa_group) {
5552                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
5553                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
5554         } else {
5555                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
5556                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
5557         }
5558
5559         return dst_faults < src_faults;
5560 }
5561
5562 #else
5563 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5564                                              struct lb_env *env)
5565 {
5566         return -1;
5567 }
5568 #endif
5569
5570 /*
5571  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5572  */
5573 static
5574 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5575 {
5576         int tsk_cache_hot;
5577
5578         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5579
5580         /*
5581          * We do not migrate tasks that are:
5582          * 1) throttled_lb_pair, or
5583          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5584          * 3) running (obviously), or
5585          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5586          */
5587         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5588                 return 0;
5589
5590         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5591                 int cpu;
5592
5593                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5594
5595                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5596
5597                 /*
5598                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5599                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5600                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5601                  *
5602                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5603                  * one in current iteration.
5604                  */
5605                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5606                         return 0;
5607
5608                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5609                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5610                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5611                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5612                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5613                                 break;
5614                         }
5615                 }
5616
5617                 return 0;
5618         }
5619
5620         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5621         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5622
5623         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5624                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5625                 return 0;
5626         }
5627
5628         /*
5629          * Aggressive migration if:
5630          * 1) destination numa is preferred
5631          * 2) task is cache cold, or
5632          * 3) too many balance attempts have failed.
5633          */
5634         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5635         if (tsk_cache_hot == -1)
5636                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5637
5638         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
5639             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5640                 if (tsk_cache_hot == 1) {
5641                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5642                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5643                 }
5644                 return 1;
5645         }
5646
5647         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5648         return 0;
5649 }
5650
5651 /*
5652  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5653  */
5654 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5655 {
5656         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5657
5658         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5659         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5660         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5661 }
5662
5663 /*
5664  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5665  * part of active balancing operations within "domain".
5666  *
5667  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5668  */
5669 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5670 {
5671         struct task_struct *p, *n;
5672
5673         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5674
5675         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5676                 if (!can_migrate_task(p, env))
5677                         continue;
5678
5679                 detach_task(p, env);
5680
5681                 /*
5682                  * Right now, this is only the second place where
5683                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5684                  * so we can safely collect stats here rather than
5685                  * inside detach_tasks().
5686                  */
5687                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5688                 return p;
5689         }
5690         return NULL;
5691 }
5692
5693 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5694
5695 /*
5696  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5697  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5698  *
5699  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5700  */
5701 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5702 {
5703         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5704         struct task_struct *p;
5705         unsigned long load;
5706         int detached = 0;
5707
5708         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5709
5710         if (env->imbalance <= 0)
5711                 return 0;
5712
5713         while (!list_empty(tasks)) {
5714                 /*
5715                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
5716                  * which could at worst lead to a livelock crash.
5717                  */
5718                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
5719                         break;
5720
5721                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5722
5723                 env->loop++;
5724                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5725                 if (env->loop > env->loop_max)
5726                         break;
5727
5728                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5729                 if (env->loop > env->loop_break) {
5730                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5731                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5732                         break;
5733                 }
5734
5735                 if (!can_migrate_task(p, env))
5736                         goto next;
5737
5738                 load = task_h_load(p);
5739
5740                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5741                         goto next;
5742
5743                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5744                         goto next;
5745
5746                 detach_task(p, env);
5747                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5748
5749                 detached++;
5750                 env->imbalance -= load;
5751
5752 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5753                 /*
5754                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5755                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5756                  * the critical section.
5757                  */
5758                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5759                         break;
5760 #endif
5761
5762                 /*
5763                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5764                  * weighted load.
5765                  */
5766                 if (env->imbalance <= 0)
5767                         break;
5768
5769                 continue;
5770 next:
5771                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5772         }
5773
5774         /*
5775          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5776          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5777          * than inside detach_one_task().
5778          */
5779         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5780
5781         return detached;
5782 }
5783
5784 /*
5785  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5786  */
5787 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5788 {
5789         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5790
5791         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5792         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5793         activate_task(rq, p, 0);
5794         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5795 }
5796
5797 /*
5798  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5799  * its new rq.
5800  */
5801 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5802 {
5803         raw_spin_lock(&rq->lock);
5804         attach_task(rq, p);
5805         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5806 }
5807
5808 /*
5809  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5810  * new rq.
5811  */
5812 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5813 {
5814         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5815         struct task_struct *p;
5816
5817         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5818
5819         while (!list_empty(tasks)) {
5820                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5821                 list_del_init(&p->se.group_node);
5822
5823                 attach_task(env->dst_rq, p);
5824         }
5825
5826         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
5827 }
5828
5829 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5830 static void update_blocked_averages(int cpu)
5831 {
5832         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5833         struct cfs_rq *cfs_rq;
5834         unsigned long flags;
5835
5836         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5837         update_rq_clock(rq);
5838
5839         /*
5840          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5841          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5842          */
5843         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5844                 /* throttled entities do not contribute to load */
5845                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5846                         continue;
5847
5848                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
5849                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
5850         }
5851         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5852 }
5853
5854 /*
5855  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5856  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5857  * group is a fraction of its parents load.
5858  */
5859 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5860 {
5861         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5862         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5863         unsigned long now = jiffies;
5864         unsigned long load;
5865
5866         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5867                 return;
5868
5869         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5870         for_each_sched_entity(se) {
5871                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5872                 cfs_rq->h_load_next = se;
5873                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5874                         break;
5875         }
5876
5877         if (!se) {
5878                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5879                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5880         }
5881
5882         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5883                 load = cfs_rq->h_load;
5884                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
5885                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
5886                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5887                 cfs_rq->h_load = load;
5888                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5889         }
5890 }
5891
5892 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5893 {
5894         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5895
5896         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5897         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
5898                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
5899 }
5900 #else
5901 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5902 {
5903         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5904         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5905         unsigned long flags;
5906
5907         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5908         update_rq_clock(rq);
5909         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
5910         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5911 }
5912
5913 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5914 {
5915         return p->se.avg.load_avg;
5916 }
5917 #endif
5918
5919 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5920
5921 enum group_type {
5922         group_other = 0,
5923         group_imbalanced,
5924         group_overloaded,
5925 };
5926
5927 /*
5928  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5929  */
5930 struct sg_lb_stats {
5931         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5932         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5933         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5934         unsigned long load_per_task;
5935         unsigned long group_capacity;
5936         unsigned long group_usage; /* Total usage of the group */
5937         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5938         unsigned int idle_cpus;
5939         unsigned int group_weight;
5940         enum group_type group_type;
5941         int group_no_capacity;
5942 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5943         unsigned int nr_numa_running;
5944         unsigned int nr_preferred_running;
5945 #endif
5946 };
5947
5948 /*
5949  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5950  *               during load balancing.
5951  */
5952 struct sd_lb_stats {
5953         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5954         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5955         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5956         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
5957         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5958
5959         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5960         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5961 };
5962
5963 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
5964 {
5965         /*
5966          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
5967          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
5968          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
5969          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
5970          */
5971         *sds = (struct sd_lb_stats){
5972                 .busiest = NULL,
5973                 .local = NULL,
5974                 .total_load = 0UL,
5975                 .total_capacity = 0UL,
5976                 .busiest_stat = {
5977                         .avg_load = 0UL,
5978                         .sum_nr_running = 0,
5979                         .group_type = group_other,
5980                 },
5981         };
5982 }
5983
5984 /**
5985  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
5986  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
5987  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
5988  *
5989  * Return: The load index.
5990  */
5991 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
5992                                         enum cpu_idle_type idle)
5993 {
5994         int load_idx;
5995
5996         switch (idle) {
5997         case CPU_NOT_IDLE:
5998                 load_idx = sd->busy_idx;
5999                 break;
6000
6001         case CPU_NEWLY_IDLE:
6002                 load_idx = sd->newidle_idx;
6003                 break;
6004         default:
6005                 load_idx = sd->idle_idx;
6006                 break;
6007         }
6008
6009         return load_idx;
6010 }
6011
6012 static unsigned long default_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6013 {
6014         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && (sd->span_weight > 1))
6015                 return sd->smt_gain / sd->span_weight;
6016
6017         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
6018 }
6019
6020 unsigned long __weak arch_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6021 {
6022         return default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6023 }
6024
6025 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6026 {
6027         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6028         u64 total, used, age_stamp, avg;
6029         s64 delta;
6030
6031         /*
6032          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6033          * we read them once before doing sanity checks on them.
6034          */
6035         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6036         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6037         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6038
6039         if (unlikely(delta < 0))
6040                 delta = 0;
6041
6042         total = sched_avg_period() + delta;
6043
6044         used = div_u64(avg, total);
6045
6046         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6047                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6048
6049         return 1;
6050 }
6051
6052 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6053 {
6054         unsigned long capacity = SCHED_CAPACITY_SCALE;
6055         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6056
6057         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
6058                 capacity *= arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6059         else
6060                 capacity *= default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6061
6062         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6063
6064         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6065
6066         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6067         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6068
6069         if (!capacity)
6070                 capacity = 1;
6071
6072         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6073         sdg->sgc->capacity = capacity;
6074 }
6075
6076 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6077 {
6078         struct sched_domain *child = sd->child;
6079         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6080         unsigned long capacity;
6081         unsigned long interval;
6082
6083         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6084         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6085         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6086
6087         if (!child) {
6088                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6089                 return;
6090         }
6091
6092         capacity = 0;
6093
6094         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6095                 /*
6096                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6097                  * span the current group.
6098                  */
6099
6100                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6101                         struct sched_group_capacity *sgc;
6102                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6103
6104                         /*
6105                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6106                          * gets here before we've attached the domains to the
6107                          * runqueues.
6108                          *
6109                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6110                          * in update_cpu_capacity().
6111                          *
6112                          * This avoids capacity from being 0 and
6113                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6114                          */
6115                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6116                                 capacity += capacity_of(cpu);
6117                                 continue;
6118                         }
6119
6120                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6121                         capacity += sgc->capacity;
6122                 }
6123         } else  {
6124                 /*
6125                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6126                  * span the current group.
6127                  */ 
6128
6129                 group = child->groups;
6130                 do {
6131                         capacity += group->sgc->capacity;
6132                         group = group->next;
6133                 } while (group != child->groups);
6134         }
6135
6136         sdg->sgc->capacity = capacity;
6137 }
6138
6139 /*
6140  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6141  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6142  * Return true is the capacity is reduced
6143  */
6144 static inline int
6145 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6146 {
6147         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6148                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6149 }
6150
6151 /*
6152  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6153  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6154  *
6155  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6156  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6157  * Something like:
6158  *
6159  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6160  *              *     * * *
6161  *
6162  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6163  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6164  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6165  *
6166  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6167  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6168  * moving tasks due to affinity constraints.
6169  *
6170  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6171  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6172  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6173  * to create an effective group imbalance.
6174  *
6175  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6176  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6177  * subtle and fragile situation.
6178  */
6179
6180 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6181 {
6182         return group->sgc->imbalance;
6183 }
6184
6185 /*
6186  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6187  * be used by some tasks.
6188  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6189  * smaller than the number of CPUs or if the usage is lower than the available
6190  * capacity for CFS tasks.
6191  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6192  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6193  * capacity in meaningful for the load balancer.
6194  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6195  * any benefit for the load balance.
6196  */
6197 static inline bool
6198 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6199 {
6200         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6201                 return true;
6202
6203         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6204                         (sgs->group_usage * env->sd->imbalance_pct))
6205                 return true;
6206
6207         return false;
6208 }
6209
6210 /*
6211  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6212  *  handle.
6213  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6214  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6215  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6216  *  false.
6217  */
6218 static inline bool
6219 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6220 {
6221         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6222                 return false;
6223
6224         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6225                         (sgs->group_usage * env->sd->imbalance_pct))
6226                 return true;
6227
6228         return false;
6229 }
6230
6231 static enum group_type group_classify(struct lb_env *env,
6232                 struct sched_group *group,
6233                 struct sg_lb_stats *sgs)
6234 {
6235         if (sgs->group_no_capacity)
6236                 return group_overloaded;
6237
6238         if (sg_imbalanced(group))
6239                 return group_imbalanced;
6240
6241         return group_other;
6242 }
6243
6244 /**
6245  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6246  * @env: The load balancing environment.
6247  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6248  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6249  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6250  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6251  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6252  */
6253 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6254                         struct sched_group *group, int load_idx,
6255                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6256                         bool *overload)
6257 {
6258         unsigned long load;
6259         int i;
6260
6261         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6262
6263         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6264                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6265
6266                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6267                 if (local_group)
6268                         load = target_load(i, load_idx);
6269                 else
6270                         load = source_load(i, load_idx);
6271
6272                 sgs->group_load += load;
6273                 sgs->group_usage += get_cpu_usage(i);
6274                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6275
6276                 if (rq->nr_running > 1)
6277                         *overload = true;
6278
6279 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6280                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6281                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6282 #endif
6283                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6284                 if (idle_cpu(i))
6285                         sgs->idle_cpus++;
6286         }
6287
6288         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6289         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6290         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6291
6292         if (sgs->sum_nr_running)
6293                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6294
6295         sgs->group_weight = group->group_weight;
6296
6297         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6298         sgs->group_type = group_classify(env, group, sgs);
6299 }
6300
6301 /**
6302  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6303  * @env: The load balancing environment.
6304  * @sds: sched_domain statistics
6305  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6306  * @sgs: sched_group statistics
6307  *
6308  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6309  * busiest group.
6310  *
6311  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6312  * busiest group. %false otherwise.
6313  */
6314 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6315                                    struct sd_lb_stats *sds,
6316                                    struct sched_group *sg,
6317                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6318 {
6319         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6320
6321         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6322                 return true;
6323
6324         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6325                 return false;
6326
6327         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6328                 return false;
6329
6330         /* This is the busiest node in its class. */
6331         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6332                 return true;
6333
6334         /*
6335          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6336          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6337          * higher than ourself as busy.
6338          */
6339         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6340                 if (!sds->busiest)
6341                         return true;
6342
6343                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6344                         return true;
6345         }
6346
6347         return false;
6348 }
6349
6350 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6351 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6352 {
6353         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6354                 return regular;
6355         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6356                 return remote;
6357         return all;
6358 }
6359
6360 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6361 {
6362         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6363                 return regular;
6364         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6365                 return remote;
6366         return all;
6367 }
6368 #else
6369 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6370 {
6371         return all;
6372 }
6373
6374 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6375 {
6376         return regular;
6377 }
6378 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6379
6380 /**
6381  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6382  * @env: The load balancing environment.
6383  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6384  */
6385 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6386 {
6387         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6388         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6389         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6390         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6391         bool overload = false;
6392
6393         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6394                 prefer_sibling = 1;
6395
6396         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6397
6398         do {
6399                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6400                 int local_group;
6401
6402                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6403                 if (local_group) {
6404                         sds->local = sg;
6405                         sgs = &sds->local_stat;
6406
6407                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6408                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6409                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6410                 }
6411
6412                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6413                                                 &overload);
6414
6415                 if (local_group)
6416                         goto next_group;
6417
6418                 /*
6419                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6420                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6421                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6422                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6423                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6424                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6425                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6426                  * the tasks on the system).
6427                  */
6428                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6429                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6430                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6431                         sgs->group_no_capacity = 1;
6432                         sgs->group_type = group_overloaded;
6433                 }
6434
6435                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6436                         sds->busiest = sg;
6437                         sds->busiest_stat = *sgs;
6438                 }
6439
6440 next_group:
6441                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6442                 sds->total_load += sgs->group_load;
6443                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6444
6445                 sg = sg->next;
6446         } while (sg != env->sd->groups);
6447
6448         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6449                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6450
6451         if (!env->sd->parent) {
6452                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6453                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6454                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6455         }
6456
6457 }
6458
6459 /**
6460  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6461  *                      sched doman.
6462  *
6463  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6464  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6465  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6466  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6467  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6468  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6469  *
6470  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6471  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6472  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6473  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6474  * number.
6475  *
6476  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6477  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6478  *
6479  * @env: The load balancing environment.
6480  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6481  */
6482 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6483 {
6484         int busiest_cpu;
6485
6486         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6487                 return 0;
6488
6489         if (!sds->busiest)
6490                 return 0;
6491
6492         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6493         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6494                 return 0;
6495
6496         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6497                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6498                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6499
6500         return 1;
6501 }
6502
6503 /**
6504  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6505  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6506  *                      load balancing.
6507  * @env: The load balancing environment.
6508  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6509  */
6510 static inline
6511 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6512 {
6513         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6514         unsigned int imbn = 2;
6515         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6516         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6517
6518         local = &sds->local_stat;
6519         busiest = &sds->busiest_stat;
6520
6521         if (!local->sum_nr_running)
6522                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6523         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6524                 imbn = 1;
6525
6526         scaled_busy_load_per_task =
6527                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6528                 busiest->group_capacity;
6529
6530         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6531             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6532                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6533                 return;
6534         }
6535
6536         /*
6537          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6538          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6539          * moving them.
6540          */
6541
6542         capa_now += busiest->group_capacity *
6543                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6544         capa_now += local->group_capacity *
6545                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6546         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6547
6548         /* Amount of load we'd subtract */
6549         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6550                 capa_move += busiest->group_capacity *
6551                             min(busiest->load_per_task,
6552                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6553         }
6554
6555         /* Amount of load we'd add */
6556         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6557             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6558                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6559                       local->group_capacity;
6560         } else {
6561                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6562                       local->group_capacity;
6563         }
6564         capa_move += local->group_capacity *
6565                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6566         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6567
6568         /* Move if we gain throughput */
6569         if (capa_move > capa_now)
6570                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6571 }
6572
6573 /**
6574  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6575  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6576  * @env: load balance environment
6577  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6578  */
6579 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6580 {
6581         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6582         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6583
6584         local = &sds->local_stat;
6585         busiest = &sds->busiest_stat;
6586
6587         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6588                 /*
6589                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6590                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6591                  */
6592                 busiest->load_per_task =
6593                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6594         }
6595
6596         /*
6597          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6598          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6599          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6600          */
6601         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6602             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6603                 env->imbalance = 0;
6604                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6605         }
6606
6607         /*
6608          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6609          */
6610         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6611             local->group_type   == group_overloaded) {
6612                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6613                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6614                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6615                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6616                 else
6617                         load_above_capacity = ~0UL;
6618         }
6619
6620         /*
6621          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6622          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6623          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6624          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6625          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6626          * for the minimum possible imbalance.
6627          */
6628         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6629
6630         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6631         env->imbalance = min(
6632                 max_pull * busiest->group_capacity,
6633                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6634         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6635
6636         /*
6637          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6638          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6639          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6640          * moved
6641          */
6642         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6643                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6644 }
6645
6646 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6647
6648 /**
6649  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6650  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6651  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6652  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6653  * such a group exists.
6654  *
6655  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6656  * to restore balance.
6657  *
6658  * @env: The load balancing environment.
6659  *
6660  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6661  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6662  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6663  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6664  */
6665 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6666 {
6667         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6668         struct sd_lb_stats sds;
6669
6670         init_sd_lb_stats(&sds);
6671
6672         /*
6673          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6674          * this level.
6675          */
6676         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6677         local = &sds.local_stat;
6678         busiest = &sds.busiest_stat;
6679
6680         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6681         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6682             check_asym_packing(env, &sds))
6683                 return sds.busiest;
6684
6685         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6686         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6687                 goto out_balanced;
6688
6689         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6690                                                 / sds.total_capacity;
6691
6692         /*
6693          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6694          * work because they assume all things are equal, which typically
6695          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6696          */
6697         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6698                 goto force_balance;
6699
6700         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6701         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
6702             busiest->group_no_capacity)
6703                 goto force_balance;
6704
6705         /*
6706          * If the local group is busier than the selected busiest group
6707          * don't try and pull any tasks.
6708          */
6709         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6710                 goto out_balanced;
6711
6712         /*
6713          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6714          * average load.
6715          */
6716         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6717                 goto out_balanced;
6718
6719         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6720                 /*
6721                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6722                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6723                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6724                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6725                  * might end up to just move the imbalance on another group
6726                  */
6727                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6728                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6729                         goto out_balanced;
6730         } else {
6731                 /*
6732                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6733                  * imbalance_pct to be conservative.
6734                  */
6735                 if (100 * busiest->avg_load <=
6736                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6737                         goto out_balanced;
6738         }
6739
6740 force_balance:
6741         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6742         calculate_imbalance(env, &sds);
6743         return sds.busiest;
6744
6745 out_balanced:
6746         env->imbalance = 0;
6747         return NULL;
6748 }
6749
6750 /*
6751  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6752  */
6753 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6754                                      struct sched_group *group)
6755 {
6756         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6757         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6758         int i;
6759
6760         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6761                 unsigned long capacity, wl;
6762                 enum fbq_type rt;
6763
6764                 rq = cpu_rq(i);
6765                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6766
6767                 /*
6768                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6769                  *  - regular: there are !numa tasks
6770                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6771                  *  - all:     there is no distinction
6772                  *
6773                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6774                  * ignore those when there's better options.
6775                  *
6776                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6777                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6778                  * queue by moving tasks around inside the node.
6779                  *
6780                  * If we cannot move enough load due to this classification
6781                  * the next pass will adjust the group classification and
6782                  * allow migration of more tasks.
6783                  *
6784                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6785                  */
6786                 if (rt > env->fbq_type)
6787                         continue;
6788
6789                 capacity = capacity_of(i);
6790
6791                 wl = weighted_cpuload(i);
6792
6793                 /*
6794                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6795                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6796                  */
6797
6798                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
6799                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
6800                         continue;
6801
6802                 /*
6803                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6804                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6805                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6806                  * potentially running at a lower capacity.
6807                  *
6808                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6809                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6810                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6811                  * our previous maximum.
6812                  */
6813                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6814                         busiest_load = wl;
6815                         busiest_capacity = capacity;
6816                         busiest = rq;
6817                 }
6818         }
6819
6820         return busiest;
6821 }
6822
6823 /*
6824  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6825  * so long as it is large enough.
6826  */
6827 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6828
6829 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6830 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6831
6832 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6833 {
6834         struct sched_domain *sd = env->sd;
6835
6836         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6837
6838                 /*
6839                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6840                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6841                  * lowest numbered CPUs.
6842                  */
6843                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6844                         return 1;
6845         }
6846
6847         /*
6848          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
6849          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
6850          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
6851          * available on dst_cpu.
6852          */
6853         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
6854             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
6855                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
6856                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
6857                         return 1;
6858         }
6859
6860         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6861 }
6862
6863 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6864
6865 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6866 {
6867         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6868         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6869         int cpu, balance_cpu = -1;
6870
6871         /*
6872          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6873          * to do the newly idle load balance.
6874          */
6875         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6876                 return 1;
6877
6878         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6879         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6880         /* Try to find first idle cpu */
6881         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6882                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6883                         continue;
6884
6885                 balance_cpu = cpu;
6886                 break;
6887         }
6888
6889         if (balance_cpu == -1)
6890                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6891
6892         /*
6893          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6894          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6895          */
6896         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6897 }
6898
6899 /*
6900  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6901  * tasks if there is an imbalance.
6902  */
6903 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6904                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6905                         int *continue_balancing)
6906 {
6907         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6908         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6909         struct sched_group *group;
6910         struct rq *busiest;
6911         unsigned long flags;
6912         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
6913
6914         struct lb_env env = {
6915                 .sd             = sd,
6916                 .dst_cpu        = this_cpu,
6917                 .dst_rq         = this_rq,
6918                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6919                 .idle           = idle,
6920                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6921                 .cpus           = cpus,
6922                 .fbq_type       = all,
6923                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
6924         };
6925
6926         /*
6927          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6928          * other cpus in our group
6929          */
6930         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6931                 env.dst_grpmask = NULL;
6932
6933         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6934
6935         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6936
6937 redo:
6938         if (!should_we_balance(&env)) {
6939                 *continue_balancing = 0;
6940                 goto out_balanced;
6941         }
6942
6943         group = find_busiest_group(&env);
6944         if (!group) {
6945                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6946                 goto out_balanced;
6947         }
6948
6949         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6950         if (!busiest) {
6951                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6952                 goto out_balanced;
6953         }
6954
6955         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6956
6957         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6958
6959         env.src_cpu = busiest->cpu;
6960         env.src_rq = busiest;
6961
6962         ld_moved = 0;
6963         if (busiest->nr_running > 1) {
6964                 /*
6965                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6966                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
6967                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
6968                  * correctly treated as an imbalance.
6969                  */
6970                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6971                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
6972
6973 more_balance:
6974                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6975
6976                 /*
6977                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
6978                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
6979                  */
6980                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
6981
6982                 /*
6983                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
6984                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
6985                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
6986                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
6987                  * See task_rq_lock() family for the details.
6988                  */
6989
6990                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
6991
6992                 if (cur_ld_moved) {
6993                         attach_tasks(&env);
6994                         ld_moved += cur_ld_moved;
6995                 }
6996
6997                 local_irq_restore(flags);
6998
6999                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7000                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7001                         goto more_balance;
7002                 }
7003
7004                 /*
7005                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7006                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7007                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7008                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7009                  * sched_group.
7010                  *
7011                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7012                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7013                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7014                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7015                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7016                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7017                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7018                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7019                  * This however should not happen so much in practice and
7020                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7021                  * excess load moved.
7022                  */
7023                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7024
7025                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7026                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7027
7028                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7029                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7030                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7031                         env.loop         = 0;
7032                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7033
7034                         /*
7035                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7036                          * need to continue with same src_cpu.
7037                          */
7038                         goto more_balance;
7039                 }
7040
7041                 /*
7042                  * We failed to reach balance because of affinity.
7043                  */
7044                 if (sd_parent) {
7045                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7046
7047                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7048                                 *group_imbalance = 1;
7049                 }
7050
7051                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7052                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7053                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7054                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7055                                 env.loop = 0;
7056                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7057                                 goto redo;
7058                         }
7059                         goto out_all_pinned;
7060                 }
7061         }
7062
7063         if (!ld_moved) {
7064                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7065                 /*
7066                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7067                  * We do not want newidle balance, which can be very
7068                  * frequent, pollute the failure counter causing
7069                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7070                  */
7071                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7072                         sd->nr_balance_failed++;
7073
7074                 if (need_active_balance(&env)) {
7075                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7076
7077                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7078                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7079                          * moved to this_cpu
7080                          */
7081                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7082                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7083                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7084                                                             flags);
7085                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7086                                 goto out_one_pinned;
7087                         }
7088
7089                         /*
7090                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7091                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7092                          * only after active load balance is finished.
7093                          */
7094                         if (!busiest->active_balance) {
7095                                 busiest->active_balance = 1;
7096                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7097                                 active_balance = 1;
7098                         }
7099                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7100
7101                         if (active_balance) {
7102                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7103                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7104                                         &busiest->active_balance_work);
7105                         }
7106
7107                         /*
7108                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7109                          * counter.
7110                          */
7111                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7112                 }
7113         } else
7114                 sd->nr_balance_failed = 0;
7115
7116         if (likely(!active_balance)) {
7117                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7118                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7119         } else {
7120                 /*
7121                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7122                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7123                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7124                  * detach_tasks).
7125                  */
7126                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7127                         sd->balance_interval *= 2;
7128         }
7129
7130         goto out;
7131
7132 out_balanced:
7133         /*
7134          * We reach balance although we may have faced some affinity
7135          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7136          */
7137         if (sd_parent) {
7138                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7139
7140                 if (*group_imbalance)
7141                         *group_imbalance = 0;
7142         }
7143
7144 out_all_pinned:
7145         /*
7146          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7147          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7148          * can try to migrate them.
7149          */
7150         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7151
7152         sd->nr_balance_failed = 0;
7153
7154 out_one_pinned:
7155         /* tune up the balancing interval */
7156         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7157                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7158                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7159                 sd->balance_interval *= 2;
7160
7161         ld_moved = 0;
7162 out:
7163         return ld_moved;
7164 }
7165
7166 static inline unsigned long
7167 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7168 {
7169         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7170
7171         if (cpu_busy)
7172                 interval *= sd->busy_factor;
7173
7174         /* scale ms to jiffies */
7175         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7176         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7177
7178         return interval;
7179 }
7180
7181 static inline void
7182 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7183 {
7184         unsigned long interval, next;
7185
7186         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7187         next = sd->last_balance + interval;
7188
7189         if (time_after(*next_balance, next))
7190                 *next_balance = next;
7191 }
7192
7193 /*
7194  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7195  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7196  */
7197 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7198 {
7199         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7200         int this_cpu = this_rq->cpu;
7201         struct sched_domain *sd;
7202         int pulled_task = 0;
7203         u64 curr_cost = 0;
7204
7205         idle_enter_fair(this_rq);
7206
7207         /*
7208          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7209          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7210          */
7211         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7212
7213         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7214             !this_rq->rd->overload) {
7215                 rcu_read_lock();
7216                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7217                 if (sd)
7218                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7219                 rcu_read_unlock();
7220
7221                 goto out;
7222         }
7223
7224         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7225
7226         update_blocked_averages(this_cpu);
7227         rcu_read_lock();
7228         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7229                 int continue_balancing = 1;
7230                 u64 t0, domain_cost;
7231
7232                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7233                         continue;
7234
7235                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7236                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7237                         break;
7238                 }
7239
7240                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7241                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7242
7243                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7244                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7245                                                    &continue_balancing);
7246
7247                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7248                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7249                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7250
7251                         curr_cost += domain_cost;
7252                 }
7253
7254                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7255
7256                 /*
7257                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7258                  * now runnable tasks on this rq.
7259                  */
7260                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7261                         break;
7262         }
7263         rcu_read_unlock();
7264
7265         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7266
7267         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7268                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7269
7270         /*
7271          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7272          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7273          * pretend we pulled a task.
7274          */
7275         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7276                 pulled_task = 1;
7277
7278 out:
7279         /* Move the next balance forward */
7280         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7281                 this_rq->next_balance = next_balance;
7282
7283         /* Is there a task of a high priority class? */
7284         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7285                 pulled_task = -1;
7286
7287         if (pulled_task) {
7288                 idle_exit_fair(this_rq);
7289                 this_rq->idle_stamp = 0;
7290         }
7291
7292         return pulled_task;
7293 }
7294
7295 /*
7296  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7297  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7298  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7299  * avoids physical / logical imbalances.
7300  */
7301 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7302 {
7303         struct rq *busiest_rq = data;
7304         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7305         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7306         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7307         struct sched_domain *sd;
7308         struct task_struct *p = NULL;
7309
7310         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7311
7312         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7313         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7314                      !busiest_rq->active_balance))
7315                 goto out_unlock;
7316
7317         /* Is there any task to move? */
7318         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7319                 goto out_unlock;
7320
7321         /*
7322          * This condition is "impossible", if it occurs
7323          * we need to fix it. Originally reported by
7324          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7325          */
7326         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7327
7328         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7329         rcu_read_lock();
7330         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7331                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7332                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7333                                 break;
7334         }
7335
7336         if (likely(sd)) {
7337                 struct lb_env env = {
7338                         .sd             = sd,
7339                         .dst_cpu        = target_cpu,
7340                         .dst_rq         = target_rq,
7341                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7342                         .src_rq         = busiest_rq,
7343                         .idle           = CPU_IDLE,
7344                 };
7345
7346                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7347
7348                 p = detach_one_task(&env);
7349                 if (p)
7350                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7351                 else
7352                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7353         }
7354         rcu_read_unlock();
7355 out_unlock:
7356         busiest_rq->active_balance = 0;
7357         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7358
7359         if (p)
7360                 attach_one_task(target_rq, p);
7361
7362         local_irq_enable();
7363
7364         return 0;
7365 }
7366
7367 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7368 {
7369         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7370 }
7371
7372 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7373 /*
7374  * idle load balancing details
7375  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7376  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7377  *   load balancing for all the idle CPUs.
7378  */
7379 static struct {
7380         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7381         atomic_t nr_cpus;
7382         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7383 } nohz ____cacheline_aligned;
7384
7385 static inline int find_new_ilb(void)
7386 {
7387         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7388
7389         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7390                 return ilb;
7391
7392         return nr_cpu_ids;
7393 }
7394
7395 /*
7396  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7397  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7398  * CPU (if there is one).
7399  */
7400 static void nohz_balancer_kick(void)
7401 {
7402         int ilb_cpu;
7403
7404         nohz.next_balance++;
7405
7406         ilb_cpu = find_new_ilb();
7407
7408         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7409                 return;
7410
7411         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7412                 return;
7413         /*
7414          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7415          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7416          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7417          * will be run before returning from the IPI.
7418          */
7419         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7420         return;
7421 }
7422
7423 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7424 {
7425         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7426                 /*
7427                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7428                  */
7429                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7430                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7431                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7432                 }
7433                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7434         }
7435 }
7436
7437 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7438 {
7439         struct sched_domain *sd;
7440         int cpu = smp_processor_id();
7441
7442         rcu_read_lock();
7443         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7444
7445         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7446                 goto unlock;
7447         sd->nohz_idle = 0;
7448
7449         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7450 unlock:
7451         rcu_read_unlock();
7452 }
7453
7454 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7455 {
7456         struct sched_domain *sd;
7457         int cpu = smp_processor_id();
7458
7459         rcu_read_lock();
7460         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7461
7462         if (!sd || sd->nohz_idle)
7463                 goto unlock;
7464         sd->nohz_idle = 1;
7465
7466         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7467 unlock:
7468         rcu_read_unlock();
7469 }
7470
7471 /*
7472  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7473  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7474  */
7475 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7476 {
7477         /*
7478          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7479          */
7480         if (!cpu_active(cpu))
7481                 return;
7482
7483         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7484                 return;
7485
7486         /*
7487          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7488          */
7489         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7490                 return;
7491
7492         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7493         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7494         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7495 }
7496
7497 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7498                                         unsigned long action, void *hcpu)
7499 {
7500         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7501         case CPU_DYING:
7502                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7503                 return NOTIFY_OK;
7504         default:
7505                 return NOTIFY_DONE;
7506         }
7507 }
7508 #endif
7509
7510 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7511
7512 /*
7513  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7514  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7515  */
7516 void update_max_interval(void)
7517 {
7518         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7519 }
7520
7521 /*
7522  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7523  * and initiates a balancing operation if so.
7524  *
7525  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7526  */
7527 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7528 {
7529         int continue_balancing = 1;
7530         int cpu = rq->cpu;
7531         unsigned long interval;
7532         struct sched_domain *sd;
7533         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7534         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7535         int update_next_balance = 0;
7536         int need_serialize, need_decay = 0;
7537         u64 max_cost = 0;
7538
7539         update_blocked_averages(cpu);
7540
7541         rcu_read_lock();
7542         for_each_domain(cpu, sd) {
7543                 /*
7544                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7545                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7546                  */
7547                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7548                         sd->max_newidle_lb_cost =
7549                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7550                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7551                         need_decay = 1;
7552                 }
7553                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7554
7555                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7556                         continue;
7557
7558                 /*
7559                  * Stop the load balance at this level. There is another
7560                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7561                  * actively.
7562                  */
7563                 if (!continue_balancing) {
7564                         if (need_decay)
7565                                 continue;
7566                         break;
7567                 }
7568
7569                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7570
7571                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7572                 if (need_serialize) {
7573                         if (!spin_trylock(&balancing))
7574                                 goto out;
7575                 }
7576
7577                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7578                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7579                                 /*
7580                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7581                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7582                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7583                                  */
7584                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7585                         }
7586                         sd->last_balance = jiffies;
7587                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7588                 }
7589                 if (need_serialize)
7590                         spin_unlock(&balancing);
7591 out:
7592                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7593                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7594                         update_next_balance = 1;
7595                 }
7596         }
7597         if (need_decay) {
7598                 /*
7599                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7600                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7601                  */
7602                 rq->max_idle_balance_cost =
7603                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7604         }
7605         rcu_read_unlock();
7606
7607         /*
7608          * next_balance will be updated only when there is a need.
7609          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7610          * updated.
7611          */
7612         if (likely(update_next_balance))
7613                 rq->next_balance = next_balance;
7614 }
7615
7616 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7617 /*
7618  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7619  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7620  */
7621 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7622 {
7623         int this_cpu = this_rq->cpu;
7624         struct rq *rq;
7625         int balance_cpu;
7626
7627         if (idle != CPU_IDLE ||
7628             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7629                 goto end;
7630
7631         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7632                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7633                         continue;
7634
7635                 /*
7636                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7637                  * work being done for other cpus. Next load
7638                  * balancing owner will pick it up.
7639                  */
7640                 if (need_resched())
7641                         break;
7642
7643                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7644
7645                 /*
7646                  * If time for next balance is due,
7647                  * do the balance.
7648                  */
7649                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7650                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7651                         update_rq_clock(rq);
7652                         update_idle_cpu_load(rq);
7653                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7654                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7655                 }
7656
7657                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
7658                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
7659         }
7660         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
7661 end:
7662         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7663 }
7664
7665 /*
7666  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7667  * of an idle cpu in the system.
7668  *   - This rq has more than one task.
7669  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
7670  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
7671  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
7672  *     multiple busy cpu.
7673  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7674  *     domain span are idle.
7675  */
7676 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7677 {
7678         unsigned long now = jiffies;
7679         struct sched_domain *sd;
7680         struct sched_group_capacity *sgc;
7681         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7682         bool kick = false;
7683
7684         if (unlikely(rq->idle_balance))
7685                 return false;
7686
7687        /*
7688         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7689         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7690         */
7691         set_cpu_sd_state_busy();
7692         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7693
7694         /*
7695          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7696          * balancing.
7697          */
7698         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7699                 return false;
7700
7701         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7702                 return false;
7703
7704         if (rq->nr_running >= 2)
7705                 return true;
7706
7707         rcu_read_lock();
7708         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7709         if (sd) {
7710                 sgc = sd->groups->sgc;
7711                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7712
7713                 if (nr_busy > 1) {
7714                         kick = true;
7715                         goto unlock;
7716                 }
7717
7718         }
7719
7720         sd = rcu_dereference(rq->sd);
7721         if (sd) {
7722                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
7723                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
7724                         kick = true;
7725                         goto unlock;
7726                 }
7727         }
7728
7729         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7730         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7731                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
7732                 kick = true;
7733                 goto unlock;
7734         }
7735
7736 unlock:
7737         rcu_read_unlock();
7738         return kick;
7739 }
7740 #else
7741 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7742 #endif
7743
7744 /*
7745  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7746  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7747  */
7748 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7749 {
7750         struct rq *this_rq = this_rq();
7751         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7752                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7753
7754         /*
7755          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7756          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7757          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
7758          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
7759          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
7760          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
7761          */
7762         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7763         rebalance_domains(this_rq, idle);
7764 }
7765
7766 /*
7767  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7768  */
7769 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7770 {
7771         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7772         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7773                 return;
7774
7775         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7776                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7777 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7778         if (nohz_kick_needed(rq))
7779                 nohz_balancer_kick();
7780 #endif
7781 }
7782
7783 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7784 {
7785         update_sysctl();
7786
7787         update_runtime_enabled(rq);
7788 }
7789
7790 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7791 {
7792         update_sysctl();
7793
7794         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7795         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7796 }
7797
7798 #endif /* CONFIG_SMP */
7799
7800 /*
7801  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7802  */
7803 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7804 {
7805         struct cfs_rq *cfs_rq;
7806         struct sched_entity *se = &curr->se;
7807
7808         for_each_sched_entity(se) {
7809                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7810                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7811         }
7812
7813         if (numabalancing_enabled)
7814                 task_tick_numa(rq, curr);
7815 }
7816
7817 /*
7818  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
7819  *  - child not yet on the tasklist
7820  *  - preemption disabled
7821  */
7822 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
7823 {
7824         struct cfs_rq *cfs_rq;
7825         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
7826         int this_cpu = smp_processor_id();
7827         struct rq *rq = this_rq();
7828         unsigned long flags;
7829
7830         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7831
7832         update_rq_clock(rq);
7833
7834         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
7835         curr = cfs_rq->curr;
7836
7837         /*
7838          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
7839          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
7840          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
7841          * of child point to valid ones.
7842          */
7843         rcu_read_lock();
7844         __set_task_cpu(p, this_cpu);
7845         rcu_read_unlock();
7846
7847         update_curr(cfs_rq);
7848
7849         if (curr)
7850                 se->vruntime = curr->vruntime;
7851         place_entity(cfs_rq, se, 1);
7852
7853         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
7854                 /*
7855                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
7856                  * 'current' within the tree based on its new key value.
7857                  */
7858                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
7859                 resched_curr(rq);
7860         }
7861
7862         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7863
7864         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7865 }
7866
7867 /*
7868  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
7869  * the current task.
7870  */
7871 static void
7872 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
7873 {
7874         if (!task_on_rq_queued(p))
7875                 return;
7876
7877         /*
7878          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
7879          * our priority decreased, or if we are not currently running on
7880          * this runqueue and our priority is higher than the current's
7881          */
7882         if (rq->curr == p) {
7883                 if (p->prio > oldprio)
7884                         resched_curr(rq);
7885         } else
7886                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7887 }
7888
7889 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7890 {
7891         struct sched_entity *se = &p->se;
7892         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7893
7894         /*
7895          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when it's
7896          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
7897          * do the right thing.
7898          *
7899          * If it's queued, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
7900          * have normalized the vruntime, if it's !queued, then only when
7901          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
7902          */
7903         if (!task_on_rq_queued(p) && p->state != TASK_RUNNING) {
7904                 /*
7905                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
7906                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
7907                  */
7908                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
7909                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7910         }
7911
7912 #ifdef CONFIG_SMP
7913         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
7914         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq), &se->avg,
7915                 se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight), cfs_rq->curr == se, NULL);
7916
7917         cfs_rq->avg.load_avg =
7918                 max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
7919         cfs_rq->avg.load_sum =
7920                 max_t(s64, cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
7921         cfs_rq->avg.util_avg =
7922                 max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
7923         cfs_rq->avg.util_sum =
7924                 max_t(s32, cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
7925 #endif
7926 }
7927
7928 /*
7929  * We switched to the sched_fair class.
7930  */
7931 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7932 {
7933         struct sched_entity *se = &p->se;
7934
7935 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7936         /*
7937          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
7938          * class maintain depth value), reset depth properly.
7939          */
7940         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7941 #endif
7942
7943         if (!task_on_rq_queued(p)) {
7944
7945                 /*
7946                  * Ensure the task has a non-normalized vruntime when it is switched
7947                  * back to the fair class with !queued, so that enqueue_entity() at
7948                  * wake-up time will do the right thing.
7949                  *
7950                  * If it's queued, then the enqueue_entity(.flags=0) makes the task
7951                  * has non-normalized vruntime, if it's !queued, then it still has
7952                  * normalized vruntime.
7953                  */
7954                 if (p->state != TASK_RUNNING)
7955                         se->vruntime += cfs_rq_of(se)->min_vruntime;
7956                 return;
7957         }
7958
7959         /*
7960          * We were most likely switched from sched_rt, so
7961          * kick off the schedule if running, otherwise just see
7962          * if we can still preempt the current task.
7963          */
7964         if (rq->curr == p)
7965                 resched_curr(rq);
7966         else
7967                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7968 }
7969
7970 /* Account for a task changing its policy or group.
7971  *
7972  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
7973  * migrates between groups/classes.
7974  */
7975 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
7976 {
7977         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
7978
7979         for_each_sched_entity(se) {
7980                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7981
7982                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7983                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
7984                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
7985         }
7986 }
7987
7988 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
7989 {
7990         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
7991         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
7992 #ifndef CONFIG_64BIT
7993         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
7994 #endif
7995 #ifdef CONFIG_SMP
7996         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
7997         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
7998 #endif
7999 }
8000
8001 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8002 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int queued)
8003 {
8004         struct sched_entity *se = &p->se;
8005         struct cfs_rq *cfs_rq;
8006
8007         /*
8008          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
8009          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
8010          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
8011          * bonus in place_entity()).
8012          *
8013          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
8014          * ->vruntime to a relative base.
8015          *
8016          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
8017          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
8018          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
8019          */
8020         /*
8021          * When !queued, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8022          * But there are some cases where it has already been normalized:
8023          *
8024          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
8025          *   wake_up_new_task().
8026          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8027          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8028          *
8029          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
8030          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
8031          */
8032         if (!queued && (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
8033                 queued = 1;
8034
8035         if (!queued)
8036                 se->vruntime -= cfs_rq_of(se)->min_vruntime;
8037         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8038         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8039         if (!queued) {
8040                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8041                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8042
8043 #ifdef CONFIG_SMP
8044                 /* Virtually synchronize task with its new cfs_rq */
8045                 p->se.avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
8046                 cfs_rq->avg.load_avg += p->se.avg.load_avg;
8047                 cfs_rq->avg.load_sum += p->se.avg.load_sum;
8048                 cfs_rq->avg.util_avg += p->se.avg.util_avg;
8049                 cfs_rq->avg.util_sum += p->se.avg.util_sum;
8050 #endif
8051         }
8052 }
8053
8054 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8055 {
8056         int i;
8057
8058         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8059
8060         for_each_possible_cpu(i) {
8061                 if (tg->cfs_rq)
8062                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8063                 if (tg->se) {
8064                         if (tg->se[i])
8065                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8066                         kfree(tg->se[i]);
8067                 }
8068         }
8069
8070         kfree(tg->cfs_rq);
8071         kfree(tg->se);
8072 }
8073
8074 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8075 {
8076         struct cfs_rq *cfs_rq;
8077         struct sched_entity *se;
8078         int i;
8079
8080         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8081         if (!tg->cfs_rq)
8082                 goto err;
8083         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8084         if (!tg->se)
8085                 goto err;
8086
8087         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8088
8089         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8090
8091         for_each_possible_cpu(i) {
8092                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8093                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8094                 if (!cfs_rq)
8095                         goto err;
8096
8097                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8098                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8099                 if (!se)
8100                         goto err_free_rq;
8101
8102                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8103                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8104                 init_entity_runnable_average(se);
8105         }
8106
8107         return 1;
8108
8109 err_free_rq:
8110         kfree(cfs_rq);
8111 err:
8112         return 0;
8113 }
8114
8115 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8116 {
8117         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8118         unsigned long flags;
8119
8120         /*
8121         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8122         * check on_list without danger of it being re-added.
8123         */
8124         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8125                 return;
8126
8127         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8128         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8129         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8130 }
8131
8132 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8133                         struct sched_entity *se, int cpu,
8134                         struct sched_entity *parent)
8135 {
8136         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8137
8138         cfs_rq->tg = tg;
8139         cfs_rq->rq = rq;
8140         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8141
8142         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8143         tg->se[cpu] = se;
8144
8145         /* se could be NULL for root_task_group */
8146         if (!se)
8147                 return;
8148
8149         if (!parent) {
8150                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8151                 se->depth = 0;
8152         } else {
8153                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8154                 se->depth = parent->depth + 1;
8155         }
8156
8157         se->my_q = cfs_rq;
8158         /* guarantee group entities always have weight */
8159         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8160         se->parent = parent;
8161 }
8162
8163 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8164
8165 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8166 {
8167         int i;
8168         unsigned long flags;
8169
8170         /*
8171          * We can't change the weight of the root cgroup.
8172          */
8173         if (!tg->se[0])
8174                 return -EINVAL;
8175
8176         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8177
8178         mutex_lock(&shares_mutex);
8179         if (tg->shares == shares)
8180                 goto done;
8181
8182         tg->shares = shares;
8183         for_each_possible_cpu(i) {
8184                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8185                 struct sched_entity *se;
8186
8187                 se = tg->se[i];
8188                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8189                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8190
8191                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8192                 update_rq_clock(rq);
8193                 for_each_sched_entity(se)
8194                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8195                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8196         }
8197
8198 done:
8199         mutex_unlock(&shares_mutex);
8200         return 0;
8201 }
8202 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8203
8204 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8205
8206 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8207 {
8208         return 1;
8209 }
8210
8211 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
8212
8213 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8214
8215
8216 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8217 {
8218         struct sched_entity *se = &task->se;
8219         unsigned int rr_interval = 0;
8220
8221         /*
8222          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8223          * idle runqueue:
8224          */
8225         if (rq->cfs.load.weight)
8226                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8227
8228         return rr_interval;
8229 }
8230
8231 /*
8232  * All the scheduling class methods:
8233  */
8234 const struct sched_class fair_sched_class = {
8235         .next                   = &idle_sched_class,
8236         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8237         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8238         .yield_task             = yield_task_fair,
8239         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8240
8241         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8242
8243         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8244         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8245
8246 #ifdef CONFIG_SMP
8247         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8248         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8249
8250         .rq_online              = rq_online_fair,
8251         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8252
8253         .task_waking            = task_waking_fair,
8254         .task_dead              = task_dead_fair,
8255         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8256 #endif
8257
8258         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8259         .task_tick              = task_tick_fair,
8260         .task_fork              = task_fork_fair,
8261
8262         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8263         .switched_from          = switched_from_fair,
8264         .switched_to            = switched_to_fair,
8265
8266         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8267
8268         .update_curr            = update_curr_fair,
8269
8270 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8271         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8272 #endif
8273 };
8274
8275 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8276 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8277 {
8278         struct cfs_rq *cfs_rq;
8279
8280         rcu_read_lock();
8281         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8282                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8283         rcu_read_unlock();
8284 }
8285
8286 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8287 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8288 {
8289         int node;
8290         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8291
8292         for_each_online_node(node) {
8293                 if (p->numa_faults) {
8294                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8295                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8296                 }
8297                 if (p->numa_group) {
8298                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8299                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8300                 }
8301                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8302         }
8303 }
8304 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8305 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8306
8307 __init void init_sched_fair_class(void)
8308 {
8309 #ifdef CONFIG_SMP
8310         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8311
8312 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8313         nohz.next_balance = jiffies;
8314         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8315         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8316 #endif
8317 #endif /* SMP */
8318
8319 }