Backmerge tag 'v4.12-rc7' into drm-next
[sfrench/cifs-2.6.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/sched/mm.h>
24 #include <linux/sched/topology.h>
25
26 #include <linux/latencytop.h>
27 #include <linux/cpumask.h>
28 #include <linux/cpuidle.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/profile.h>
31 #include <linux/interrupt.h>
32 #include <linux/mempolicy.h>
33 #include <linux/migrate.h>
34 #include <linux/task_work.h>
35
36 #include <trace/events/sched.h>
37
38 #include "sched.h"
39
40 /*
41  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
42  *
43  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
44  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
45  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
46  * based scheduling concepts.
47  *
48  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
49  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
50  *
51  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
52  */
53 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
54 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency            = 6000000ULL;
55
56 /*
57  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
58  *
59  * Options are:
60  *
61  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
62  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
63  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
64  *
65  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
66  */
67 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
68
69 /*
70  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
71  *
72  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
73  */
74 unsigned int sysctl_sched_min_granularity               = 750000ULL;
75 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity    = 750000ULL;
76
77 /*
78  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
79  */
80 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
81
82 /*
83  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
84  * parent will (try to) run first.
85  */
86 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
87
88 /*
89  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
90  *
91  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
92  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
93  * have immediate wakeup/sleep latencies.
94  *
95  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
96  */
97 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity            = 1000000UL;
98 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
99
100 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
101
102 #ifdef CONFIG_SMP
103 /*
104  * For asym packing, by default the lower numbered cpu has higher priority.
105  */
106 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
107 {
108         return -cpu;
109 }
110 #endif
111
112 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
113 /*
114  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
115  * each time a cfs_rq requests quota.
116  *
117  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
118  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
119  * we will always only issue the remaining available time.
120  *
121  * (default: 5 msec, units: microseconds)
122  */
123 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
124 #endif
125
126 /*
127  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
128  * util * margin < capacity * 1024
129  *
130  * (default: ~20%)
131  */
132 unsigned int capacity_margin                            = 1280;
133
134 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
135 {
136         lw->weight += inc;
137         lw->inv_weight = 0;
138 }
139
140 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
141 {
142         lw->weight -= dec;
143         lw->inv_weight = 0;
144 }
145
146 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
147 {
148         lw->weight = w;
149         lw->inv_weight = 0;
150 }
151
152 /*
153  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
154  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
155  * to users decreases. But the relationship is not linear,
156  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
157  * number of CPUs.
158  *
159  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
160  */
161 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
162 {
163         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
164         unsigned int factor;
165
166         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
167         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
168                 factor = 1;
169                 break;
170         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
171                 factor = cpus;
172                 break;
173         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
174         default:
175                 factor = 1 + ilog2(cpus);
176                 break;
177         }
178
179         return factor;
180 }
181
182 static void update_sysctl(void)
183 {
184         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
185
186 #define SET_SYSCTL(name) \
187         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
188         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
189         SET_SYSCTL(sched_latency);
190         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
191 #undef SET_SYSCTL
192 }
193
194 void sched_init_granularity(void)
195 {
196         update_sysctl();
197 }
198
199 #define WMULT_CONST     (~0U)
200 #define WMULT_SHIFT     32
201
202 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
203 {
204         unsigned long w;
205
206         if (likely(lw->inv_weight))
207                 return;
208
209         w = scale_load_down(lw->weight);
210
211         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
212                 lw->inv_weight = 1;
213         else if (unlikely(!w))
214                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
215         else
216                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
217 }
218
219 /*
220  * delta_exec * weight / lw.weight
221  *   OR
222  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
223  *
224  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
225  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
226  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
227  *
228  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
229  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
230  */
231 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
232 {
233         u64 fact = scale_load_down(weight);
234         int shift = WMULT_SHIFT;
235
236         __update_inv_weight(lw);
237
238         if (unlikely(fact >> 32)) {
239                 while (fact >> 32) {
240                         fact >>= 1;
241                         shift--;
242                 }
243         }
244
245         /* hint to use a 32x32->64 mul */
246         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
247
248         while (fact >> 32) {
249                 fact >>= 1;
250                 shift--;
251         }
252
253         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
254 }
255
256
257 const struct sched_class fair_sched_class;
258
259 /**************************************************************
260  * CFS operations on generic schedulable entities:
261  */
262
263 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
264
265 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
266 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
267 {
268         return cfs_rq->rq;
269 }
270
271 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
272 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
273
274 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
275 {
276         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
277         return container_of(se, struct task_struct, se);
278 }
279
280 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
281 #define for_each_sched_entity(se) \
282                 for (; se; se = se->parent)
283
284 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
285 {
286         return p->se.cfs_rq;
287 }
288
289 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
290 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
291 {
292         return se->cfs_rq;
293 }
294
295 /* runqueue "owned" by this group */
296 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
297 {
298         return grp->my_q;
299 }
300
301 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
302 {
303         if (!cfs_rq->on_list) {
304                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
305                 int cpu = cpu_of(rq);
306                 /*
307                  * Ensure we either appear before our parent (if already
308                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
309                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
310                  * reduces this to two cases and a special case for the root
311                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
312                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
313                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
314                  */
315                 if (cfs_rq->tg->parent &&
316                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
317                         /*
318                          * If parent is already on the list, we add the child
319                          * just before. Thanks to circular linked property of
320                          * the list, this means to put the child at the tail
321                          * of the list that starts by parent.
322                          */
323                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
324                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
325                         /*
326                          * The branch is now connected to its tree so we can
327                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
328                          * list.
329                          */
330                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
331                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
332                         /*
333                          * cfs rq without parent should be put
334                          * at the tail of the list.
335                          */
336                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
337                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
338                         /*
339                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
340                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
341                          */
342                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
343                 } else {
344                         /*
345                          * The parent has not already been added so we want to
346                          * make sure that it will be put after us.
347                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
348                          * where we will add parent.
349                          */
350                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
351                                 rq->tmp_alone_branch);
352                         /*
353                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
354                          * of the branch
355                          */
356                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
357                 }
358
359                 cfs_rq->on_list = 1;
360         }
361 }
362
363 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
364 {
365         if (cfs_rq->on_list) {
366                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
367                 cfs_rq->on_list = 0;
368         }
369 }
370
371 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
372 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
373         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
374
375 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
376 static inline struct cfs_rq *
377 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
378 {
379         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
380                 return se->cfs_rq;
381
382         return NULL;
383 }
384
385 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
386 {
387         return se->parent;
388 }
389
390 static void
391 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
392 {
393         int se_depth, pse_depth;
394
395         /*
396          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
397          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
398          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
399          * parent.
400          */
401
402         /* First walk up until both entities are at same depth */
403         se_depth = (*se)->depth;
404         pse_depth = (*pse)->depth;
405
406         while (se_depth > pse_depth) {
407                 se_depth--;
408                 *se = parent_entity(*se);
409         }
410
411         while (pse_depth > se_depth) {
412                 pse_depth--;
413                 *pse = parent_entity(*pse);
414         }
415
416         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
417                 *se = parent_entity(*se);
418                 *pse = parent_entity(*pse);
419         }
420 }
421
422 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
423
424 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
425 {
426         return container_of(se, struct task_struct, se);
427 }
428
429 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
430 {
431         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
432 }
433
434 #define entity_is_task(se)      1
435
436 #define for_each_sched_entity(se) \
437                 for (; se; se = NULL)
438
439 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
440 {
441         return &task_rq(p)->cfs;
442 }
443
444 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
445 {
446         struct task_struct *p = task_of(se);
447         struct rq *rq = task_rq(p);
448
449         return &rq->cfs;
450 }
451
452 /* runqueue "owned" by this group */
453 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
454 {
455         return NULL;
456 }
457
458 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
459 {
460 }
461
462 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
463 {
464 }
465
466 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
467                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
468
469 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
470 {
471         return NULL;
472 }
473
474 static inline void
475 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
476 {
477 }
478
479 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
480
481 static __always_inline
482 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
483
484 /**************************************************************
485  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
486  */
487
488 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
489 {
490         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
491         if (delta > 0)
492                 max_vruntime = vruntime;
493
494         return max_vruntime;
495 }
496
497 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
498 {
499         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
500         if (delta < 0)
501                 min_vruntime = vruntime;
502
503         return min_vruntime;
504 }
505
506 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
507                                 struct sched_entity *b)
508 {
509         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
510 }
511
512 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
513 {
514         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
515
516         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
517
518         if (curr) {
519                 if (curr->on_rq)
520                         vruntime = curr->vruntime;
521                 else
522                         curr = NULL;
523         }
524
525         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
526                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
527                                                    struct sched_entity,
528                                                    run_node);
529
530                 if (!curr)
531                         vruntime = se->vruntime;
532                 else
533                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
534         }
535
536         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
537         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
538 #ifndef CONFIG_64BIT
539         smp_wmb();
540         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
541 #endif
542 }
543
544 /*
545  * Enqueue an entity into the rb-tree:
546  */
547 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
548 {
549         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
550         struct rb_node *parent = NULL;
551         struct sched_entity *entry;
552         int leftmost = 1;
553
554         /*
555          * Find the right place in the rbtree:
556          */
557         while (*link) {
558                 parent = *link;
559                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
560                 /*
561                  * We dont care about collisions. Nodes with
562                  * the same key stay together.
563                  */
564                 if (entity_before(se, entry)) {
565                         link = &parent->rb_left;
566                 } else {
567                         link = &parent->rb_right;
568                         leftmost = 0;
569                 }
570         }
571
572         /*
573          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
574          * used):
575          */
576         if (leftmost)
577                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
578
579         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
580         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
581 }
582
583 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
584 {
585         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
586                 struct rb_node *next_node;
587
588                 next_node = rb_next(&se->run_node);
589                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
590         }
591
592         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
593 }
594
595 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
596 {
597         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
598
599         if (!left)
600                 return NULL;
601
602         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
603 }
604
605 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
606 {
607         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
608
609         if (!next)
610                 return NULL;
611
612         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
613 }
614
615 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
616 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
617 {
618         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
619
620         if (!last)
621                 return NULL;
622
623         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
624 }
625
626 /**************************************************************
627  * Scheduling class statistics methods:
628  */
629
630 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
631                 void __user *buffer, size_t *lenp,
632                 loff_t *ppos)
633 {
634         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
635         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
636
637         if (ret || !write)
638                 return ret;
639
640         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
641                                         sysctl_sched_min_granularity);
642
643 #define WRT_SYSCTL(name) \
644         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
645         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
646         WRT_SYSCTL(sched_latency);
647         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
648 #undef WRT_SYSCTL
649
650         return 0;
651 }
652 #endif
653
654 /*
655  * delta /= w
656  */
657 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
658 {
659         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
660                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
661
662         return delta;
663 }
664
665 /*
666  * The idea is to set a period in which each task runs once.
667  *
668  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
669  * this period because otherwise the slices get too small.
670  *
671  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
672  */
673 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
674 {
675         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
676                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
677         else
678                 return sysctl_sched_latency;
679 }
680
681 /*
682  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
683  * proportional to the weight.
684  *
685  * s = p*P[w/rw]
686  */
687 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
688 {
689         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
690
691         for_each_sched_entity(se) {
692                 struct load_weight *load;
693                 struct load_weight lw;
694
695                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
696                 load = &cfs_rq->load;
697
698                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
699                         lw = cfs_rq->load;
700
701                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
702                         load = &lw;
703                 }
704                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
705         }
706         return slice;
707 }
708
709 /*
710  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
711  *
712  * vs = s/w
713  */
714 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
715 {
716         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
717 }
718
719 #ifdef CONFIG_SMP
720
721 #include "sched-pelt.h"
722
723 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
724 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
725
726 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
727 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
728 {
729         struct sched_avg *sa = &se->avg;
730
731         sa->last_update_time = 0;
732         /*
733          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
734          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
735          * will definitely be update (after enqueue).
736          */
737         sa->period_contrib = 1023;
738         /*
739          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
740          * they get a chance to stabilize to their real load level.
741          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
742          * nothing has been attached to the task group yet.
743          */
744         if (entity_is_task(se))
745                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
746         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
747         /*
748          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
749          */
750         sa->util_avg = 0;
751         sa->util_sum = 0;
752         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
753 }
754
755 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
756 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
757
758 /*
759  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
760  * based on the cfs_rq's current util_avg:
761  *
762  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
763  *
764  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
765  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
766  * as when the series is a harmonic series.
767  *
768  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
769  * only 1/2 of the left utilization budget:
770  *
771  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
772  *
773  * where n denotes the nth task.
774  *
775  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
776  *
777  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
778  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
779  *
780  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
781  * if util_avg > util_avg_cap.
782  */
783 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
784 {
785         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
786         struct sched_avg *sa = &se->avg;
787         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
788
789         if (cap > 0) {
790                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
791                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
792                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
793
794                         if (sa->util_avg > cap)
795                                 sa->util_avg = cap;
796                 } else {
797                         sa->util_avg = cap;
798                 }
799                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
800         }
801
802         if (entity_is_task(se)) {
803                 struct task_struct *p = task_of(se);
804                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
805                         /*
806                          * For !fair tasks do:
807                          *
808                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
809                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
810                         switched_from_fair(rq, p);
811                          *
812                          * such that the next switched_to_fair() has the
813                          * expected state.
814                          */
815                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
816                         return;
817                 }
818         }
819
820         attach_entity_cfs_rq(se);
821 }
822
823 #else /* !CONFIG_SMP */
824 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
825 {
826 }
827 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
828 {
829 }
830 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
831 {
832 }
833 #endif /* CONFIG_SMP */
834
835 /*
836  * Update the current task's runtime statistics.
837  */
838 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
839 {
840         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
841         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
842         u64 delta_exec;
843
844         if (unlikely(!curr))
845                 return;
846
847         delta_exec = now - curr->exec_start;
848         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
849                 return;
850
851         curr->exec_start = now;
852
853         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
854                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
855
856         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
857         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
858
859         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
860         update_min_vruntime(cfs_rq);
861
862         if (entity_is_task(curr)) {
863                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
864
865                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
866                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
867                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
868         }
869
870         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
871 }
872
873 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
874 {
875         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
876 }
877
878 static inline void
879 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
880 {
881         u64 wait_start, prev_wait_start;
882
883         if (!schedstat_enabled())
884                 return;
885
886         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
887         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
888
889         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
890             likely(wait_start > prev_wait_start))
891                 wait_start -= prev_wait_start;
892
893         schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
894 }
895
896 static inline void
897 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
898 {
899         struct task_struct *p;
900         u64 delta;
901
902         if (!schedstat_enabled())
903                 return;
904
905         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
906
907         if (entity_is_task(se)) {
908                 p = task_of(se);
909                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
910                         /*
911                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
912                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
913                          * prior to migration.
914                          */
915                         schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
916                         return;
917                 }
918                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
919         }
920
921         schedstat_set(se->statistics.wait_max,
922                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
923         schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
924         schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
925         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
926 }
927
928 static inline void
929 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
930 {
931         struct task_struct *tsk = NULL;
932         u64 sleep_start, block_start;
933
934         if (!schedstat_enabled())
935                 return;
936
937         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
938         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
939
940         if (entity_is_task(se))
941                 tsk = task_of(se);
942
943         if (sleep_start) {
944                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
945
946                 if ((s64)delta < 0)
947                         delta = 0;
948
949                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
950                         schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
951
952                 schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
953                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
954
955                 if (tsk) {
956                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
957                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
958                 }
959         }
960         if (block_start) {
961                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
962
963                 if ((s64)delta < 0)
964                         delta = 0;
965
966                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
967                         schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
968
969                 schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
970                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
971
972                 if (tsk) {
973                         if (tsk->in_iowait) {
974                                 schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
975                                 schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
976                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
977                         }
978
979                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
980
981                         /*
982                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
983                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
984                          * amount of time that the task spent sleeping:
985                          */
986                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
987                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
988                                                 (void *)get_wchan(tsk),
989                                                 delta >> 20);
990                         }
991                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
992                 }
993         }
994 }
995
996 /*
997  * Task is being enqueued - update stats:
998  */
999 static inline void
1000 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1001 {
1002         if (!schedstat_enabled())
1003                 return;
1004
1005         /*
1006          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1007          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1008          */
1009         if (se != cfs_rq->curr)
1010                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1011
1012         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1013                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1014 }
1015
1016 static inline void
1017 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1018 {
1019
1020         if (!schedstat_enabled())
1021                 return;
1022
1023         /*
1024          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1025          * waiting task:
1026          */
1027         if (se != cfs_rq->curr)
1028                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1029
1030         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1031                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1032
1033                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1034                         schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1035                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1036                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1037                         schedstat_set(se->statistics.block_start,
1038                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1039         }
1040 }
1041
1042 /*
1043  * We are picking a new current task - update its stats:
1044  */
1045 static inline void
1046 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1047 {
1048         /*
1049          * We are starting a new run period:
1050          */
1051         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1052 }
1053
1054 /**************************************************
1055  * Scheduling class queueing methods:
1056  */
1057
1058 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1059 /*
1060  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1061  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1062  * numa_balancing_scan_size.
1063  */
1064 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1065 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1066
1067 /* Portion of address space to scan in MB */
1068 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1069
1070 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1071 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1072
1073 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1074 {
1075         unsigned long rss = 0;
1076         unsigned long nr_scan_pages;
1077
1078         /*
1079          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1080          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1081          * on resident pages
1082          */
1083         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1084         rss = get_mm_rss(p->mm);
1085         if (!rss)
1086                 rss = nr_scan_pages;
1087
1088         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1089         return rss / nr_scan_pages;
1090 }
1091
1092 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1093 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1094
1095 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1096 {
1097         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1098         unsigned int scan, floor;
1099         unsigned int windows = 1;
1100
1101         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1102                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1103         floor = 1000 / windows;
1104
1105         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1106         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1107 }
1108
1109 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1110 {
1111         unsigned int smin = task_scan_min(p);
1112         unsigned int smax;
1113
1114         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1115         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1116         return max(smin, smax);
1117 }
1118
1119 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1120 {
1121         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1122         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1123 }
1124
1125 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1126 {
1127         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1128         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1129 }
1130
1131 struct numa_group {
1132         atomic_t refcount;
1133
1134         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1135         int nr_tasks;
1136         pid_t gid;
1137         int active_nodes;
1138
1139         struct rcu_head rcu;
1140         unsigned long total_faults;
1141         unsigned long max_faults_cpu;
1142         /*
1143          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1144          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1145          * more by CPU use than by memory faults.
1146          */
1147         unsigned long *faults_cpu;
1148         unsigned long faults[0];
1149 };
1150
1151 /* Shared or private faults. */
1152 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1153
1154 /* Memory and CPU locality */
1155 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1156
1157 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1158 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1159
1160 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1161 {
1162         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1163 }
1164
1165 /*
1166  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1167  * occupy the first half of the array. The second half of the
1168  * array is for current counters, which are averaged into the
1169  * first set by task_numa_placement.
1170  */
1171 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1172 {
1173         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1174 }
1175
1176 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1177 {
1178         if (!p->numa_faults)
1179                 return 0;
1180
1181         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1182                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1183 }
1184
1185 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1186 {
1187         if (!p->numa_group)
1188                 return 0;
1189
1190         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1191                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1192 }
1193
1194 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1195 {
1196         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1197                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1198 }
1199
1200 /*
1201  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1202  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1203  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1204  */
1205 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1206
1207 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1208 {
1209         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1210 }
1211
1212 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1213 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1214                                         int maxdist, bool task)
1215 {
1216         unsigned long score = 0;
1217         int node;
1218
1219         /*
1220          * All nodes are directly connected, and the same distance
1221          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1222          */
1223         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1224                 return 0;
1225
1226         /*
1227          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1228          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1229          */
1230         for_each_online_node(node) {
1231                 unsigned long faults;
1232                 int dist = node_distance(nid, node);
1233
1234                 /*
1235                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1236                  * for placement; nid was already counted.
1237                  */
1238                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1239                         continue;
1240
1241                 /*
1242                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1243                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1244                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1245                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1246                  * of each group. Skip other nodes.
1247                  */
1248                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1249                                         dist > maxdist)
1250                         continue;
1251
1252                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1253                 if (task)
1254                         faults = task_faults(p, node);
1255                 else
1256                         faults = group_faults(p, node);
1257
1258                 /*
1259                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1260                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1261                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1262                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1263                  * The further away a node is, the less the faults count.
1264                  * This seems to result in good task placement.
1265                  */
1266                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1267                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1268                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1269                 }
1270
1271                 score += faults;
1272         }
1273
1274         return score;
1275 }
1276
1277 /*
1278  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1279  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1280  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1281  * evenly spread out between numa nodes.
1282  */
1283 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1284                                         int dist)
1285 {
1286         unsigned long faults, total_faults;
1287
1288         if (!p->numa_faults)
1289                 return 0;
1290
1291         total_faults = p->total_numa_faults;
1292
1293         if (!total_faults)
1294                 return 0;
1295
1296         faults = task_faults(p, nid);
1297         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1298
1299         return 1000 * faults / total_faults;
1300 }
1301
1302 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1303                                          int dist)
1304 {
1305         unsigned long faults, total_faults;
1306
1307         if (!p->numa_group)
1308                 return 0;
1309
1310         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1311
1312         if (!total_faults)
1313                 return 0;
1314
1315         faults = group_faults(p, nid);
1316         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1317
1318         return 1000 * faults / total_faults;
1319 }
1320
1321 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1322                                 int src_nid, int dst_cpu)
1323 {
1324         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1325         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1326         int last_cpupid, this_cpupid;
1327
1328         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1329
1330         /*
1331          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1332          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1333          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1334          *
1335          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1336          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1337          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1338          *
1339          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1340          * same result twice in a row, given these samples are fully
1341          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1342          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1343          *
1344          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1345          * act on an unlikely task<->page relation.
1346          */
1347         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1348         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1349                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1350                 return false;
1351
1352         /* Always allow migrate on private faults */
1353         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1354                 return true;
1355
1356         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1357         if (!ng)
1358                 return true;
1359
1360         /*
1361          * Destination node is much more heavily used than the source
1362          * node? Allow migration.
1363          */
1364         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1365                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1366                 return true;
1367
1368         /*
1369          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1370          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1371          *
1372          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1373          * --------------- * - > ---------------
1374          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1375          */
1376         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1377                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1378 }
1379
1380 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1381 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1382 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1383 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1384 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1385
1386 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1387 struct numa_stats {
1388         unsigned long nr_running;
1389         unsigned long load;
1390
1391         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1392         unsigned long compute_capacity;
1393
1394         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1395         unsigned long task_capacity;
1396         int has_free_capacity;
1397 };
1398
1399 /*
1400  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1401  */
1402 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1403 {
1404         int smt, cpu, cpus = 0;
1405         unsigned long capacity;
1406
1407         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1408         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1409                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1410
1411                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1412                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1413                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1414
1415                 cpus++;
1416         }
1417
1418         /*
1419          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1420          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1421          * not find this node attractive.
1422          *
1423          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1424          * imbalance and bail there.
1425          */
1426         if (!cpus)
1427                 return;
1428
1429         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1430         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1431         capacity = cpus / smt; /* cores */
1432
1433         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1434                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1435         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1436 }
1437
1438 struct task_numa_env {
1439         struct task_struct *p;
1440
1441         int src_cpu, src_nid;
1442         int dst_cpu, dst_nid;
1443
1444         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1445
1446         int imbalance_pct;
1447         int dist;
1448
1449         struct task_struct *best_task;
1450         long best_imp;
1451         int best_cpu;
1452 };
1453
1454 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1455                              struct task_struct *p, long imp)
1456 {
1457         if (env->best_task)
1458                 put_task_struct(env->best_task);
1459         if (p)
1460                 get_task_struct(p);
1461
1462         env->best_task = p;
1463         env->best_imp = imp;
1464         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1465 }
1466
1467 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1468                                 struct task_numa_env *env)
1469 {
1470         long imb, old_imb;
1471         long orig_src_load, orig_dst_load;
1472         long src_capacity, dst_capacity;
1473
1474         /*
1475          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1476          *
1477          * src_load        dst_load
1478          * ------------ vs ---------
1479          * src_capacity    dst_capacity
1480          */
1481         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1482         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1483
1484         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1485         if (dst_load < src_load)
1486                 swap(dst_load, src_load);
1487
1488         /* Is the difference below the threshold? */
1489         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1490               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1491         if (imb <= 0)
1492                 return false;
1493
1494         /*
1495          * The imbalance is above the allowed threshold.
1496          * Compare it with the old imbalance.
1497          */
1498         orig_src_load = env->src_stats.load;
1499         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1500
1501         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1502                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1503
1504         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1505                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1506
1507         /* Would this change make things worse? */
1508         return (imb > old_imb);
1509 }
1510
1511 /*
1512  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1513  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1514  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1515  * be exchanged with the source task
1516  */
1517 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1518                               long taskimp, long groupimp)
1519 {
1520         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1521         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1522         struct task_struct *cur;
1523         long src_load, dst_load;
1524         long load;
1525         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1526         long moveimp = imp;
1527         int dist = env->dist;
1528
1529         rcu_read_lock();
1530         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1531         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1532                 cur = NULL;
1533
1534         /*
1535          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1536          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1537          */
1538         if (cur == env->p)
1539                 goto unlock;
1540
1541         /*
1542          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1543          * source and destination node. Calculate the total differential for
1544          * the source task and potential destination task. The more negative
1545          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1546          * be incurred if the tasks were swapped.
1547          */
1548         if (cur) {
1549                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1550                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1551                         goto unlock;
1552
1553                 /*
1554                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1555                  * in any group then look only at task weights.
1556                  */
1557                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1558                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1559                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1560                         /*
1561                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1562                          * tasks within a group over tiny differences.
1563                          */
1564                         if (cur->numa_group)
1565                                 imp -= imp/16;
1566                 } else {
1567                         /*
1568                          * Compare the group weights. If a task is all by
1569                          * itself (not part of a group), use the task weight
1570                          * instead.
1571                          */
1572                         if (cur->numa_group)
1573                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1574                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1575                         else
1576                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1577                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1578                 }
1579         }
1580
1581         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1582                 goto unlock;
1583
1584         if (!cur) {
1585                 /* Is there capacity at our destination? */
1586                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1587                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1588                         goto unlock;
1589
1590                 goto balance;
1591         }
1592
1593         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1594         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1595                         dst_rq->nr_running == 1)
1596                 goto assign;
1597
1598         /*
1599          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1600          */
1601 balance:
1602         load = task_h_load(env->p);
1603         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1604         src_load = env->src_stats.load - load;
1605
1606         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1607                 /*
1608                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1609                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1610                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1611                  * so an actually idle CPU will win.
1612                  */
1613                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1614                         imp = moveimp - 1;
1615                         cur = NULL;
1616                         goto assign;
1617                 }
1618         }
1619
1620         if (imp <= env->best_imp)
1621                 goto unlock;
1622
1623         if (cur) {
1624                 load = task_h_load(cur);
1625                 dst_load -= load;
1626                 src_load += load;
1627         }
1628
1629         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1630                 goto unlock;
1631
1632         /*
1633          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1634          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1635          */
1636         if (!cur) {
1637                 /*
1638                  * select_idle_siblings() uses an per-cpu cpumask that
1639                  * can be used from IRQ context.
1640                  */
1641                 local_irq_disable();
1642                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1643                                                    env->dst_cpu);
1644                 local_irq_enable();
1645         }
1646
1647 assign:
1648         task_numa_assign(env, cur, imp);
1649 unlock:
1650         rcu_read_unlock();
1651 }
1652
1653 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1654                                 long taskimp, long groupimp)
1655 {
1656         int cpu;
1657
1658         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1659                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1660                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1661                         continue;
1662
1663                 env->dst_cpu = cpu;
1664                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1665         }
1666 }
1667
1668 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1669 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1670 {
1671         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1672         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1673
1674         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1675                 return false;
1676
1677         /*
1678          * Only consider a task move if the source has a higher load
1679          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1680          *
1681          *      src->load                dst->load
1682          * --------------------- vs ---------------------
1683          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1684          */
1685         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1686
1687             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1688                 return true;
1689
1690         return false;
1691 }
1692
1693 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1694 {
1695         struct task_numa_env env = {
1696                 .p = p,
1697
1698                 .src_cpu = task_cpu(p),
1699                 .src_nid = task_node(p),
1700
1701                 .imbalance_pct = 112,
1702
1703                 .best_task = NULL,
1704                 .best_imp = 0,
1705                 .best_cpu = -1,
1706         };
1707         struct sched_domain *sd;
1708         unsigned long taskweight, groupweight;
1709         int nid, ret, dist;
1710         long taskimp, groupimp;
1711
1712         /*
1713          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1714          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1715          *
1716          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1717          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1718          * to satisfy here.
1719          */
1720         rcu_read_lock();
1721         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1722         if (sd)
1723                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1724         rcu_read_unlock();
1725
1726         /*
1727          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1728          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1729          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1730          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1731          */
1732         if (unlikely(!sd)) {
1733                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1734                 return -EINVAL;
1735         }
1736
1737         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1738         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1739         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1740         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1741         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1742         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1743         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1744         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1745
1746         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1747         if (numa_has_capacity(&env))
1748                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1749
1750         /*
1751          * Look at other nodes in these cases:
1752          * - there is no space available on the preferred_nid
1753          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1754          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1755          *   we need to check other locations.
1756          */
1757         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1758                 for_each_online_node(nid) {
1759                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1760                                 continue;
1761
1762                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1763                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1764                                                 dist != env.dist) {
1765                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1766                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1767                         }
1768
1769                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1770                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1771                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1772                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1773                                 continue;
1774
1775                         env.dist = dist;
1776                         env.dst_nid = nid;
1777                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1778                         if (numa_has_capacity(&env))
1779                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1780                 }
1781         }
1782
1783         /*
1784          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1785          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1786          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1787          * settle down.
1788          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1789          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1790          */
1791         if (p->numa_group) {
1792                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1793
1794                 if (env.best_cpu == -1)
1795                         nid = env.src_nid;
1796                 else
1797                         nid = env.dst_nid;
1798
1799                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1800                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1801         }
1802
1803         /* No better CPU than the current one was found. */
1804         if (env.best_cpu == -1)
1805                 return -EAGAIN;
1806
1807         /*
1808          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1809          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1810          */
1811         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1812
1813         if (env.best_task == NULL) {
1814                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1815                 if (ret != 0)
1816                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1817                 return ret;
1818         }
1819
1820         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1821         if (ret != 0)
1822                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1823         put_task_struct(env.best_task);
1824         return ret;
1825 }
1826
1827 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1828 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1829 {
1830         unsigned long interval = HZ;
1831
1832         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1833         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1834                 return;
1835
1836         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1837         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1838         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1839
1840         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1841         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1842                 return;
1843
1844         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1845         task_numa_migrate(p);
1846 }
1847
1848 /*
1849  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1850  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1851  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1852  * located.
1853  */
1854 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1855 {
1856         unsigned long faults, max_faults = 0;
1857         int nid, active_nodes = 0;
1858
1859         for_each_online_node(nid) {
1860                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1861                 if (faults > max_faults)
1862                         max_faults = faults;
1863         }
1864
1865         for_each_online_node(nid) {
1866                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1867                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1868                         active_nodes++;
1869         }
1870
1871         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1872         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1873 }
1874
1875 /*
1876  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1877  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1878  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1879  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1880  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1881  */
1882 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1883 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1884
1885 /*
1886  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1887  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1888  * the page accesses are shared with other processes.
1889  * Otherwise, decrease the scan period.
1890  */
1891 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1892                         unsigned long shared, unsigned long private)
1893 {
1894         unsigned int period_slot;
1895         int ratio;
1896         int diff;
1897
1898         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1899         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1900
1901         /*
1902          * If there were no record hinting faults then either the task is
1903          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1904          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1905          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1906          * node is overloaded. In either case, scan slower
1907          */
1908         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1909                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1910                         p->numa_scan_period << 1);
1911
1912                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1913                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1914
1915                 return;
1916         }
1917
1918         /*
1919          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1920          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1921          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1922          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1923          */
1924         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1925         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1926         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1927                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1928                 if (!slot)
1929                         slot = 1;
1930                 diff = slot * period_slot;
1931         } else {
1932                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1933
1934                 /*
1935                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1936                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1937                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1938                  * speaking the intent is that there is little point
1939                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1940                  * simply bounce migrations uselessly
1941                  */
1942                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1943                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1944         }
1945
1946         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1947                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1948         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1949 }
1950
1951 /*
1952  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1953  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1954  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1955  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1956  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1957  */
1958 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1959 {
1960         u64 runtime, delta, now;
1961         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1962         now = p->se.exec_start;
1963         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1964
1965         if (p->last_task_numa_placement) {
1966                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1967                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1968         } else {
1969                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1970                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1971         }
1972
1973         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1974         p->last_task_numa_placement = now;
1975
1976         return delta;
1977 }
1978
1979 /*
1980  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1981  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1982  * otherwise workloads might not converge.
1983  */
1984 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1985 {
1986         nodemask_t nodes;
1987         int dist;
1988
1989         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1990         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1991                 return nid;
1992
1993         /*
1994          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1995          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1996          * both the node itself, and on nearby nodes.
1997          */
1998         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1999                 unsigned long score, max_score = 0;
2000                 int node, max_node = nid;
2001
2002                 dist = sched_max_numa_distance;
2003
2004                 for_each_online_node(node) {
2005                         score = group_weight(p, node, dist);
2006                         if (score > max_score) {
2007                                 max_score = score;
2008                                 max_node = node;
2009                         }
2010                 }
2011                 return max_node;
2012         }
2013
2014         /*
2015          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2016          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2017          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2018          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2019          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2020          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2021          * keep the complexity of the search down.
2022          */
2023         nodes = node_online_map;
2024         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2025                 unsigned long max_faults = 0;
2026                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2027                 int a, b;
2028
2029                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2030                 if (!find_numa_distance(dist))
2031                         continue;
2032
2033                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2034                         unsigned long faults = 0;
2035                         nodemask_t this_group;
2036                         nodes_clear(this_group);
2037
2038                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2039                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2040                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2041                                         faults += group_faults(p, b);
2042                                         node_set(b, this_group);
2043                                         node_clear(b, nodes);
2044                                 }
2045                         }
2046
2047                         /* Remember the top group. */
2048                         if (faults > max_faults) {
2049                                 max_faults = faults;
2050                                 max_group = this_group;
2051                                 /*
2052                                  * subtle: at the smallest distance there is
2053                                  * just one node left in each "group", the
2054                                  * winner is the preferred nid.
2055                                  */
2056                                 nid = a;
2057                         }
2058                 }
2059                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2060                 if (!max_faults)
2061                         break;
2062                 nodes = max_group;
2063         }
2064         return nid;
2065 }
2066
2067 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2068 {
2069         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2070         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2071         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2072         unsigned long total_faults;
2073         u64 runtime, period;
2074         spinlock_t *group_lock = NULL;
2075
2076         /*
2077          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2078          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2079          * that the field is read in a single access:
2080          */
2081         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2082         if (p->numa_scan_seq == seq)
2083                 return;
2084         p->numa_scan_seq = seq;
2085         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2086
2087         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2088                        p->numa_faults_locality[1];
2089         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2090
2091         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2092         if (p->numa_group) {
2093                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2094                 spin_lock_irq(group_lock);
2095         }
2096
2097         /* Find the node with the highest number of faults */
2098         for_each_online_node(nid) {
2099                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2100                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2101                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2102                 int priv;
2103
2104                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2105                         long diff, f_diff, f_weight;
2106
2107                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2108                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2109                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2110                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2111
2112                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2113                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2114                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2115                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2116
2117                         /*
2118                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2119                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2120                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2121                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2122                          * faults are less important.
2123                          */
2124                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2125                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2126                                    (total_faults + 1);
2127                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2128                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2129
2130                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2131                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2132                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2133                         p->total_numa_faults += diff;
2134                         if (p->numa_group) {
2135                                 /*
2136                                  * safe because we can only change our own group
2137                                  *
2138                                  * mem_idx represents the offset for a given
2139                                  * nid and priv in a specific region because it
2140                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2141                                  */
2142                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2143                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2144                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2145                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2146                         }
2147                 }
2148
2149                 if (faults > max_faults) {
2150                         max_faults = faults;
2151                         max_nid = nid;
2152                 }
2153
2154                 if (group_faults > max_group_faults) {
2155                         max_group_faults = group_faults;
2156                         max_group_nid = nid;
2157                 }
2158         }
2159
2160         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2161
2162         if (p->numa_group) {
2163                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2164                 spin_unlock_irq(group_lock);
2165                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2166         }
2167
2168         if (max_faults) {
2169                 /* Set the new preferred node */
2170                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2171                         sched_setnuma(p, max_nid);
2172
2173                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2174                         numa_migrate_preferred(p);
2175         }
2176 }
2177
2178 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2179 {
2180         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2181 }
2182
2183 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2184 {
2185         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2186                 kfree_rcu(grp, rcu);
2187 }
2188
2189 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2190                         int *priv)
2191 {
2192         struct numa_group *grp, *my_grp;
2193         struct task_struct *tsk;
2194         bool join = false;
2195         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2196         int i;
2197
2198         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2199                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2200                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2201
2202                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2203                 if (!grp)
2204                         return;
2205
2206                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2207                 grp->active_nodes = 1;
2208                 grp->max_faults_cpu = 0;
2209                 spin_lock_init(&grp->lock);
2210                 grp->gid = p->pid;
2211                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2212                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2213                                                 nr_node_ids;
2214
2215                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2216                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2217
2218                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2219
2220                 grp->nr_tasks++;
2221                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2222         }
2223
2224         rcu_read_lock();
2225         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2226
2227         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2228                 goto no_join;
2229
2230         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2231         if (!grp)
2232                 goto no_join;
2233
2234         my_grp = p->numa_group;
2235         if (grp == my_grp)
2236                 goto no_join;
2237
2238         /*
2239          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2240          * the other task will join us.
2241          */
2242         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2243                 goto no_join;
2244
2245         /*
2246          * Tie-break on the grp address.
2247          */
2248         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2249                 goto no_join;
2250
2251         /* Always join threads in the same process. */
2252         if (tsk->mm == current->mm)
2253                 join = true;
2254
2255         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2256         if (flags & TNF_SHARED)
2257                 join = true;
2258
2259         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2260         *priv = !join;
2261
2262         if (join && !get_numa_group(grp))
2263                 goto no_join;
2264
2265         rcu_read_unlock();
2266
2267         if (!join)
2268                 return;
2269
2270         BUG_ON(irqs_disabled());
2271         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2272
2273         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2274                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2275                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2276         }
2277         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2278         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2279
2280         my_grp->nr_tasks--;
2281         grp->nr_tasks++;
2282
2283         spin_unlock(&my_grp->lock);
2284         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2285
2286         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2287
2288         put_numa_group(my_grp);
2289         return;
2290
2291 no_join:
2292         rcu_read_unlock();
2293         return;
2294 }
2295
2296 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2297 {
2298         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2299         void *numa_faults = p->numa_faults;
2300         unsigned long flags;
2301         int i;
2302
2303         if (grp) {
2304                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2305                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2306                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2307                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2308
2309                 grp->nr_tasks--;
2310                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2311                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2312                 put_numa_group(grp);
2313         }
2314
2315         p->numa_faults = NULL;
2316         kfree(numa_faults);
2317 }
2318
2319 /*
2320  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2321  */
2322 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2323 {
2324         struct task_struct *p = current;
2325         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2326         int cpu_node = task_node(current);
2327         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2328         struct numa_group *ng;
2329         int priv;
2330
2331         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2332                 return;
2333
2334         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2335         if (!p->mm)
2336                 return;
2337
2338         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2339         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2340                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2341                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2342
2343                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2344                 if (!p->numa_faults)
2345                         return;
2346
2347                 p->total_numa_faults = 0;
2348                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2349         }
2350
2351         /*
2352          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2353          * to be private if the accessing pid has not changed
2354          */
2355         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2356                 priv = 1;
2357         } else {
2358                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2359                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2360                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2361         }
2362
2363         /*
2364          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2365          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2366          * actively using should be counted as local. This allows the
2367          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2368          */
2369         ng = p->numa_group;
2370         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2371                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2372                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2373                 local = 1;
2374
2375         task_numa_placement(p);
2376
2377         /*
2378          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2379          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2380          */
2381         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2382                 numa_migrate_preferred(p);
2383
2384         if (migrated)
2385                 p->numa_pages_migrated += pages;
2386         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2387                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2388
2389         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2390         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2391         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2392 }
2393
2394 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2395 {
2396         /*
2397          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2398          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2399          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2400          * much of an issue though, since this is just used for
2401          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2402          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2403          */
2404         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2405         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2406 }
2407
2408 /*
2409  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2410  * Triggered from task_tick_numa().
2411  */
2412 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2413 {
2414         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2415         struct task_struct *p = current;
2416         struct mm_struct *mm = p->mm;
2417         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2418         struct vm_area_struct *vma;
2419         unsigned long start, end;
2420         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2421         long pages, virtpages;
2422
2423         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2424
2425         work->next = work; /* protect against double add */
2426         /*
2427          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2428          *
2429          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2430          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2431          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2432          * work.
2433          */
2434         if (p->flags & PF_EXITING)
2435                 return;
2436
2437         if (!mm->numa_next_scan) {
2438                 mm->numa_next_scan = now +
2439                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2440         }
2441
2442         /*
2443          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2444          */
2445         migrate = mm->numa_next_scan;
2446         if (time_before(now, migrate))
2447                 return;
2448
2449         if (p->numa_scan_period == 0) {
2450                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2451                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2452         }
2453
2454         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2455         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2456                 return;
2457
2458         /*
2459          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2460          * the next time around.
2461          */
2462         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2463
2464         start = mm->numa_scan_offset;
2465         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2466         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2467         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2468         if (!pages)
2469                 return;
2470
2471
2472         down_read(&mm->mmap_sem);
2473         vma = find_vma(mm, start);
2474         if (!vma) {
2475                 reset_ptenuma_scan(p);
2476                 start = 0;
2477                 vma = mm->mmap;
2478         }
2479         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2480                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2481                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2482                         continue;
2483                 }
2484
2485                 /*
2486                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2487                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2488                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2489                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2490                  */
2491                 if (!vma->vm_mm ||
2492                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2493                         continue;
2494
2495                 /*
2496                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2497                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2498                  */
2499                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2500                         continue;
2501
2502                 do {
2503                         start = max(start, vma->vm_start);
2504                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2505                         end = min(end, vma->vm_end);
2506                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2507
2508                         /*
2509                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2510                          * hpages that have at least one present PTE that
2511                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2512                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2513                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2514                          * areas faster.
2515                          */
2516                         if (nr_pte_updates)
2517                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2518                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2519
2520                         start = end;
2521                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2522                                 goto out;
2523
2524                         cond_resched();
2525                 } while (end != vma->vm_end);
2526         }
2527
2528 out:
2529         /*
2530          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2531          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2532          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2533          * scanner to the start so check it now.
2534          */
2535         if (vma)
2536                 mm->numa_scan_offset = start;
2537         else
2538                 reset_ptenuma_scan(p);
2539         up_read(&mm->mmap_sem);
2540
2541         /*
2542          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2543          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2544          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2545          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2546          */
2547         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2548                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2549                 p->node_stamp += 32 * diff;
2550         }
2551 }
2552
2553 /*
2554  * Drive the periodic memory faults..
2555  */
2556 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2557 {
2558         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2559         u64 period, now;
2560
2561         /*
2562          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2563          */
2564         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2565                 return;
2566
2567         /*
2568          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2569          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2570          * task needs to have done some actual work before we bother with
2571          * NUMA placement.
2572          */
2573         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2574         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2575
2576         if (now > curr->node_stamp + period) {
2577                 if (!curr->node_stamp)
2578                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2579                 curr->node_stamp += period;
2580
2581                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2582                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2583                         task_work_add(curr, work, true);
2584                 }
2585         }
2586 }
2587 #else
2588 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2589 {
2590 }
2591
2592 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2593 {
2594 }
2595
2596 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2597 {
2598 }
2599 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2600
2601 static void
2602 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2603 {
2604         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2605         if (!parent_entity(se))
2606                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2607 #ifdef CONFIG_SMP
2608         if (entity_is_task(se)) {
2609                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2610
2611                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2612                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2613         }
2614 #endif
2615         cfs_rq->nr_running++;
2616 }
2617
2618 static void
2619 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2620 {
2621         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2622         if (!parent_entity(se))
2623                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2624 #ifdef CONFIG_SMP
2625         if (entity_is_task(se)) {
2626                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2627                 list_del_init(&se->group_node);
2628         }
2629 #endif
2630         cfs_rq->nr_running--;
2631 }
2632
2633 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2634 # ifdef CONFIG_SMP
2635 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2636 {
2637         long tg_weight, load, shares;
2638
2639         /*
2640          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2641          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2642          * the shares for small weight interactive tasks.
2643          */
2644         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2645
2646         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2647
2648         /* Ensure tg_weight >= load */
2649         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2650         tg_weight += load;
2651
2652         shares = (tg->shares * load);
2653         if (tg_weight)
2654                 shares /= tg_weight;
2655
2656         /*
2657          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2658          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2659          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2660          * the group on a CPU.
2661          *
2662          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2663          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2664          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2665          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2666          * instead of 0.
2667          */
2668         if (shares < MIN_SHARES)
2669                 shares = MIN_SHARES;
2670         if (shares > tg->shares)
2671                 shares = tg->shares;
2672
2673         return shares;
2674 }
2675 # else /* CONFIG_SMP */
2676 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2677 {
2678         return tg->shares;
2679 }
2680 # endif /* CONFIG_SMP */
2681
2682 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2683                             unsigned long weight)
2684 {
2685         if (se->on_rq) {
2686                 /* commit outstanding execution time */
2687                 if (cfs_rq->curr == se)
2688                         update_curr(cfs_rq);
2689                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2690         }
2691
2692         update_load_set(&se->load, weight);
2693
2694         if (se->on_rq)
2695                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2696 }
2697
2698 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2699
2700 static void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2701 {
2702         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2703         struct task_group *tg;
2704         long shares;
2705
2706         if (!cfs_rq)
2707                 return;
2708
2709         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
2710                 return;
2711
2712         tg = cfs_rq->tg;
2713
2714 #ifndef CONFIG_SMP
2715         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2716                 return;
2717 #endif
2718         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2719
2720         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2721 }
2722
2723 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2724 static inline void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2725 {
2726 }
2727 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2728
2729 #ifdef CONFIG_SMP
2730 /*
2731  * Approximate:
2732  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2733  */
2734 static u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2735 {
2736         unsigned int local_n;
2737
2738         if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2739                 return 0;
2740
2741         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2742         local_n = n;
2743
2744         /*
2745          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2746          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2747          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2748          *
2749          * To achieve constant time decay_load.
2750          */
2751         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2752                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2753                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2754         }
2755
2756         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2757         return val;
2758 }
2759
2760 static u32 __accumulate_pelt_segments(u64 periods, u32 d1, u32 d3)
2761 {
2762         u32 c1, c2, c3 = d3; /* y^0 == 1 */
2763
2764         /*
2765          * c1 = d1 y^p
2766          */
2767         c1 = decay_load((u64)d1, periods);
2768
2769         /*
2770          *            p-1
2771          * c2 = 1024 \Sum y^n
2772          *            n=1
2773          *
2774          *              inf        inf
2775          *    = 1024 ( \Sum y^n - \Sum y^n - y^0 )
2776          *              n=0        n=p
2777          */
2778         c2 = LOAD_AVG_MAX - decay_load(LOAD_AVG_MAX, periods) - 1024;
2779
2780         return c1 + c2 + c3;
2781 }
2782
2783 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2784
2785 /*
2786  * Accumulate the three separate parts of the sum; d1 the remainder
2787  * of the last (incomplete) period, d2 the span of full periods and d3
2788  * the remainder of the (incomplete) current period.
2789  *
2790  *           d1          d2           d3
2791  *           ^           ^            ^
2792  *           |           |            |
2793  *         |<->|<----------------->|<--->|
2794  * ... |---x---|------| ... |------|-----x (now)
2795  *
2796  *                           p-1
2797  * u' = (u + d1) y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0
2798  *                           n=1
2799  *
2800  *    = u y^p +                                 (Step 1)
2801  *
2802  *                     p-1
2803  *      d1 y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0         (Step 2)
2804  *                     n=1
2805  */
2806 static __always_inline u32
2807 accumulate_sum(u64 delta, int cpu, struct sched_avg *sa,
2808                unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2809 {
2810         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2811         u32 contrib = (u32)delta; /* p == 0 -> delta < 1024 */
2812         u64 periods;
2813
2814         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2815         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2816
2817         delta += sa->period_contrib;
2818         periods = delta / 1024; /* A period is 1024us (~1ms) */
2819
2820         /*
2821          * Step 1: decay old *_sum if we crossed period boundaries.
2822          */
2823         if (periods) {
2824                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods);
2825                 if (cfs_rq) {
2826                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2827                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods);
2828                 }
2829                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods);
2830
2831                 /*
2832                  * Step 2
2833                  */
2834                 delta %= 1024;
2835                 contrib = __accumulate_pelt_segments(periods,
2836                                 1024 - sa->period_contrib, delta);
2837         }
2838         sa->period_contrib = delta;
2839
2840         contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2841         if (weight) {
2842                 sa->load_sum += weight * contrib;
2843                 if (cfs_rq)
2844                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2845         }
2846         if (running)
2847                 sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2848
2849         return periods;
2850 }
2851
2852 /*
2853  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2854  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2855  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2856  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2857  *
2858  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2859  *      p0            p1           p2
2860  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2861  *
2862  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2863  *
2864  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2865  * following representation of historical load:
2866  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2867  *
2868  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2869  *   y^32 = 0.5
2870  *
2871  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2872  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2873  * (u_0).
2874  *
2875  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2876  * sum again by y is sufficient to update:
2877  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2878  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2879  */
2880 static __always_inline int
2881 ___update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2882                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2883 {
2884         u64 delta;
2885
2886         delta = now - sa->last_update_time;
2887         /*
2888          * This should only happen when time goes backwards, which it
2889          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2890          */
2891         if ((s64)delta < 0) {
2892                 sa->last_update_time = now;
2893                 return 0;
2894         }
2895
2896         /*
2897          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2898          * approximation of 1us and fast to compute.
2899          */
2900         delta >>= 10;
2901         if (!delta)
2902                 return 0;
2903
2904         sa->last_update_time += delta << 10;
2905
2906         /*
2907          * Now we know we crossed measurement unit boundaries. The *_avg
2908          * accrues by two steps:
2909          *
2910          * Step 1: accumulate *_sum since last_update_time. If we haven't
2911          * crossed period boundaries, finish.
2912          */
2913         if (!accumulate_sum(delta, cpu, sa, weight, running, cfs_rq))
2914                 return 0;
2915
2916         /*
2917          * Step 2: update *_avg.
2918          */
2919         sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2920         if (cfs_rq) {
2921                 cfs_rq->runnable_load_avg =
2922                         div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2923         }
2924         sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2925
2926         return 1;
2927 }
2928
2929 static int
2930 __update_load_avg_blocked_se(u64 now, int cpu, struct sched_entity *se)
2931 {
2932         return ___update_load_avg(now, cpu, &se->avg, 0, 0, NULL);
2933 }
2934
2935 static int
2936 __update_load_avg_se(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2937 {
2938         return ___update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2939                                   se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2940                                   cfs_rq->curr == se, NULL);
2941 }
2942
2943 static int
2944 __update_load_avg_cfs_rq(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq)
2945 {
2946         return ___update_load_avg(now, cpu, &cfs_rq->avg,
2947                         scale_load_down(cfs_rq->load.weight),
2948                         cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2949 }
2950
2951 /*
2952  * Signed add and clamp on underflow.
2953  *
2954  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2955  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2956  * values.
2957  */
2958 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2959         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2960         typeof(_val) val = (_val);                              \
2961         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2962                                                                 \
2963         res = var + val;                                        \
2964                                                                 \
2965         if (val < 0 && res > var)                               \
2966                 res = 0;                                        \
2967                                                                 \
2968         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2969 } while (0)
2970
2971 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2972 /**
2973  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
2974  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
2975  * @force: update regardless of how small the difference
2976  *
2977  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
2978  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
2979  * considerations.
2980  *
2981  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
2982  * differential update where we store the last value we propagated. This in
2983  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
2984  *
2985  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share() (which is
2986  * done) and effective_load() (which is not done because it is too costly).
2987  */
2988 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2989 {
2990         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2991
2992         /*
2993          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2994          */
2995         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2996                 return;
2997
2998         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2999                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3000                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3001         }
3002 }
3003
3004 /*
3005  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
3006  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3007  * including the state of rq->lock, should be made.
3008  */
3009 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3010                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3011 {
3012         u64 p_last_update_time;
3013         u64 n_last_update_time;
3014
3015         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3016                 return;
3017
3018         /*
3019          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3020          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3021          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3022          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3023          * the wakee more load sounds not bad.
3024          */
3025         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3026                 return;
3027
3028 #ifndef CONFIG_64BIT
3029         {
3030                 u64 p_last_update_time_copy;
3031                 u64 n_last_update_time_copy;
3032
3033                 do {
3034                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3035                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3036
3037                         smp_rmb();
3038
3039                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3040                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3041
3042                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3043                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3044         }
3045 #else
3046         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3047         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3048 #endif
3049         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3050         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3051 }
3052
3053 /* Take into account change of utilization of a child task group */
3054 static inline void
3055 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3056 {
3057         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3058         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3059
3060         /* Nothing to update */
3061         if (!delta)
3062                 return;
3063
3064         /* Set new sched_entity's utilization */
3065         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3066         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3067
3068         /* Update parent cfs_rq utilization */
3069         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3070         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3071 }
3072
3073 /* Take into account change of load of a child task group */
3074 static inline void
3075 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3076 {
3077         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3078         long delta, load = gcfs_rq->avg.load_avg;
3079
3080         /*
3081          * If the load of group cfs_rq is null, the load of the
3082          * sched_entity will also be null so we can skip the formula
3083          */
3084         if (load) {
3085                 long tg_load;
3086
3087                 /* Get tg's load and ensure tg_load > 0 */
3088                 tg_load = atomic_long_read(&gcfs_rq->tg->load_avg) + 1;
3089
3090                 /* Ensure tg_load >= load and updated with current load*/
3091                 tg_load -= gcfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3092                 tg_load += load;
3093
3094                 /*
3095                  * We need to compute a correction term in the case that the
3096                  * task group is consuming more CPU than a task of equal
3097                  * weight. A task with a weight equals to tg->shares will have
3098                  * a load less or equal to scale_load_down(tg->shares).
3099                  * Similarly, the sched_entities that represent the task group
3100                  * at parent level, can't have a load higher than
3101                  * scale_load_down(tg->shares). And the Sum of sched_entities'
3102                  * load must be <= scale_load_down(tg->shares).
3103                  */
3104                 if (tg_load > scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares)) {
3105                         /* scale gcfs_rq's load into tg's shares*/
3106                         load *= scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares);
3107                         load /= tg_load;
3108                 }
3109         }
3110
3111         delta = load - se->avg.load_avg;
3112
3113         /* Nothing to update */
3114         if (!delta)
3115                 return;
3116
3117         /* Set new sched_entity's load */
3118         se->avg.load_avg = load;
3119         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3120
3121         /* Update parent cfs_rq load */
3122         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3123         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3124
3125         /*
3126          * If the sched_entity is already enqueued, we also have to update the
3127          * runnable load avg.
3128          */
3129         if (se->on_rq) {
3130                 /* Update parent cfs_rq runnable_load_avg */
3131                 add_positive(&cfs_rq->runnable_load_avg, delta);
3132                 cfs_rq->runnable_load_sum = cfs_rq->runnable_load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3133         }
3134 }
3135
3136 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq)
3137 {
3138         cfs_rq->propagate_avg = 1;
3139 }
3140
3141 static inline int test_and_clear_tg_cfs_propagate(struct sched_entity *se)
3142 {
3143         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
3144
3145         if (!cfs_rq->propagate_avg)
3146                 return 0;
3147
3148         cfs_rq->propagate_avg = 0;
3149         return 1;
3150 }
3151
3152 /* Update task and its cfs_rq load average */
3153 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3154 {
3155         struct cfs_rq *cfs_rq;
3156
3157         if (entity_is_task(se))
3158                 return 0;
3159
3160         if (!test_and_clear_tg_cfs_propagate(se))
3161                 return 0;
3162
3163         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3164
3165         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3166
3167         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se);
3168         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se);
3169
3170         return 1;
3171 }
3172
3173 /*
3174  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3175  * group_entity:
3176  */
3177 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3178 {
3179         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3180
3181         /*
3182          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3183          * decay it:
3184          */
3185         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3186                 return false;
3187
3188         /*
3189          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3190          * the utilization of the sched_entity:
3191          */
3192         if (gcfs_rq->propagate_avg)
3193                 return false;
3194
3195         /*
3196          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3197          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3198          * waste of time to try to decay it:
3199          */
3200         return true;
3201 }
3202
3203 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3204
3205 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3206
3207 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3208 {
3209         return 0;
3210 }
3211
3212 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3213
3214 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3215
3216 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
3217 {
3218         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
3219                 /*
3220                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3221                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3222                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
3223                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
3224                  * the next tick/schedule should update.
3225                  *
3226                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3227                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3228                  * number include things like RT tasks.
3229                  *
3230                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3231                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3232                  *
3233                  * See cpu_util().
3234                  */
3235                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
3236         }
3237 }
3238
3239 /*
3240  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3241  *
3242  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3243  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3244  * values.
3245  */
3246 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3247         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3248         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3249         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3250         res = var - val;                                        \
3251         if (res > var)                                          \
3252                 res = 0;                                        \
3253         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3254 } while (0)
3255
3256 /**
3257  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3258  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3259  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3260  * @update_freq: should we call cfs_rq_util_change() or will the call do so
3261  *
3262  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3263  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3264  * post_init_entity_util_avg().
3265  *
3266  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3267  *
3268  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3269  *
3270  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3271  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3272  */
3273 static inline int
3274 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3275 {
3276         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3277         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
3278
3279         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3280                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3281                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3282                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3283                 removed_load = 1;
3284                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3285         }
3286
3287         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3288                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3289                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3290                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3291                 removed_util = 1;
3292                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3293         }
3294
3295         decayed = __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3296
3297 #ifndef CONFIG_64BIT
3298         smp_wmb();
3299         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3300 #endif
3301
3302         if (update_freq && (decayed || removed_util))
3303                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3304
3305         return decayed || removed_load;
3306 }
3307
3308 /*
3309  * Optional action to be done while updating the load average
3310  */
3311 #define UPDATE_TG       0x1
3312 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3313
3314 /* Update task and its cfs_rq load average */
3315 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int flags)
3316 {
3317         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3318         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3319         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3320         int cpu = cpu_of(rq);
3321         int decayed;
3322
3323         /*
3324          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3325          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3326          */
3327         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3328                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3329
3330         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true);
3331         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3332
3333         if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3334                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3335 }
3336
3337 /**
3338  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3339  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3340  * @se: sched_entity to attach
3341  *
3342  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3343  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3344  */
3345 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3346 {
3347         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3348         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3349         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3350         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3351         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3352         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3353
3354         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3355 }
3356
3357 /**
3358  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3359  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3360  * @se: sched_entity to detach
3361  *
3362  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3363  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3364  */
3365 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3366 {
3367
3368         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3369         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3370         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3371         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3372         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3373
3374         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3375 }
3376
3377 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3378 static inline void
3379 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3380 {
3381         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3382
3383         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3384         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3385
3386         if (!sa->last_update_time) {
3387                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3388                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3389         }
3390 }
3391
3392 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3393 static inline void
3394 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3395 {
3396         cfs_rq->runnable_load_avg =
3397                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3398         cfs_rq->runnable_load_sum =
3399                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3400 }
3401
3402 #ifndef CONFIG_64BIT
3403 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3404 {
3405         u64 last_update_time_copy;
3406         u64 last_update_time;
3407
3408         do {
3409                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3410                 smp_rmb();
3411                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3412         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3413
3414         return last_update_time;
3415 }
3416 #else
3417 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3418 {
3419         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3420 }
3421 #endif
3422
3423 /*
3424  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3425  * the previous rq.
3426  */
3427 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3428 {
3429         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3430         u64 last_update_time;
3431
3432         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3433         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3434 }
3435
3436 /*
3437  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3438  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3439  */
3440 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3441 {
3442         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3443
3444         /*
3445          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3446          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3447          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3448          *
3449          * Similarly for groups, they will have passed through
3450          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3451          * calls this.
3452          */
3453
3454         sync_entity_load_avg(se);
3455         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3456         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3457 }
3458
3459 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3460 {
3461         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3462 }
3463
3464 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3465 {
3466         return cfs_rq->avg.load_avg;
3467 }
3468
3469 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3470
3471 #else /* CONFIG_SMP */
3472
3473 static inline int
3474 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3475 {
3476         return 0;
3477 }
3478
3479 #define UPDATE_TG       0x0
3480 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3481
3482 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used1)
3483 {
3484         cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq_of(se)), 0);
3485 }
3486
3487 static inline void
3488 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3489 static inline void
3490 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3491 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3492
3493 static inline void
3494 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3495 static inline void
3496 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3497
3498 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3499 {
3500         return 0;
3501 }
3502
3503 #endif /* CONFIG_SMP */
3504
3505 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3506 {
3507 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3508         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3509
3510         if (d < 0)
3511                 d = -d;
3512
3513         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3514                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3515 #endif
3516 }
3517
3518 static void
3519 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3520 {
3521         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3522
3523         /*
3524          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3525          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3526          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3527          * stays open at the end.
3528          */
3529         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3530                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3531
3532         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3533         if (!initial) {
3534                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3535
3536                 /*
3537                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3538                  * for a gentler effect of sleepers:
3539                  */
3540                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3541                         thresh >>= 1;
3542
3543                 vruntime -= thresh;
3544         }
3545
3546         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3547         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3548 }
3549
3550 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3551
3552 static inline void check_schedstat_required(void)
3553 {
3554 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3555         if (schedstat_enabled())
3556                 return;
3557
3558         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3559         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3560                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3561                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3562                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3563                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3564                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3565                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3566                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3567                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3568         }
3569 #endif
3570 }
3571
3572
3573 /*
3574  * MIGRATION
3575  *
3576  *      dequeue
3577  *        update_curr()
3578  *          update_min_vruntime()
3579  *        vruntime -= min_vruntime
3580  *
3581  *      enqueue
3582  *        update_curr()
3583  *          update_min_vruntime()
3584  *        vruntime += min_vruntime
3585  *
3586  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3587  * min_vruntime are up-to-date.
3588  *
3589  * WAKEUP (remote)
3590  *
3591  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3592  *        vruntime -= min_vruntime
3593  *
3594  *      enqueue
3595  *        update_curr()
3596  *          update_min_vruntime()
3597  *        vruntime += min_vruntime
3598  *
3599  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3600  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3601  */
3602
3603 static void
3604 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3605 {
3606         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3607         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3608
3609         /*
3610          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3611          * update_curr().
3612          */
3613         if (renorm && curr)
3614                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3615
3616         update_curr(cfs_rq);
3617
3618         /*
3619          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3620          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3621          * placed in the past could significantly boost this task to the
3622          * fairness detriment of existing tasks.
3623          */
3624         if (renorm && !curr)
3625                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3626
3627         /*
3628          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3629          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3630          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3631          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3632          *     its group cfs_rq
3633          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3634          */
3635         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3636         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3637         update_cfs_shares(se);
3638         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3639
3640         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3641                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3642
3643         check_schedstat_required();
3644         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3645         check_spread(cfs_rq, se);
3646         if (!curr)
3647                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3648         se->on_rq = 1;
3649
3650         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3651                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3652                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3653         }
3654 }
3655
3656 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3657 {
3658         for_each_sched_entity(se) {
3659                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3660                 if (cfs_rq->last != se)
3661                         break;
3662
3663                 cfs_rq->last = NULL;
3664         }
3665 }
3666
3667 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3668 {
3669         for_each_sched_entity(se) {
3670                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3671                 if (cfs_rq->next != se)
3672                         break;
3673
3674                 cfs_rq->next = NULL;
3675         }
3676 }
3677
3678 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3679 {
3680         for_each_sched_entity(se) {
3681                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3682                 if (cfs_rq->skip != se)
3683                         break;
3684
3685                 cfs_rq->skip = NULL;
3686         }
3687 }
3688
3689 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3690 {
3691         if (cfs_rq->last == se)
3692                 __clear_buddies_last(se);
3693
3694         if (cfs_rq->next == se)
3695                 __clear_buddies_next(se);
3696
3697         if (cfs_rq->skip == se)
3698                 __clear_buddies_skip(se);
3699 }
3700
3701 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3702
3703 static void
3704 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3705 {
3706         /*
3707          * Update run-time statistics of the 'current'.
3708          */
3709         update_curr(cfs_rq);
3710
3711         /*
3712          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3713          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3714          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3715          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3716          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3717          *     of its group cfs_rq.
3718          */
3719         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3720         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3721
3722         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3723
3724         clear_buddies(cfs_rq, se);
3725
3726         if (se != cfs_rq->curr)
3727                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3728         se->on_rq = 0;
3729         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3730
3731         /*
3732          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
3733          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
3734          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
3735          * can move min_vruntime forward still more.
3736          */
3737         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3738                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3739
3740         /* return excess runtime on last dequeue */
3741         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3742
3743         update_cfs_shares(se);
3744
3745         /*
3746          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
3747          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
3748          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
3749          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
3750          */
3751         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
3752                 update_min_vruntime(cfs_rq);
3753 }
3754
3755 /*
3756  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3757  */
3758 static void
3759 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3760 {
3761         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3762         struct sched_entity *se;
3763         s64 delta;
3764
3765         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3766         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3767         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3768                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3769                 /*
3770                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3771                  * re-elected due to buddy favours.
3772                  */
3773                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3774                 return;
3775         }
3776
3777         /*
3778          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3779          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3780          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3781          */
3782         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3783                 return;
3784
3785         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3786         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3787
3788         if (delta < 0)
3789                 return;
3790
3791         if (delta > ideal_runtime)
3792                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3793 }
3794
3795 static void
3796 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3797 {
3798         /* 'current' is not kept within the tree. */
3799         if (se->on_rq) {
3800                 /*
3801                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3802                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3803                  * runqueue.
3804                  */
3805                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3806                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3807                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3808         }
3809
3810         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3811         cfs_rq->curr = se;
3812
3813         /*
3814          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3815          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3816          * when there are only lesser-weight tasks around):
3817          */
3818         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3819                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
3820                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
3821                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
3822         }
3823
3824         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3825 }
3826
3827 static int
3828 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3829
3830 /*
3831  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3832  * 1) keep things fair between processes/task groups
3833  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3834  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3835  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3836  */
3837 static struct sched_entity *
3838 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3839 {
3840         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3841         struct sched_entity *se;
3842
3843         /*
3844          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3845          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3846          */
3847         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3848                 left = curr;
3849
3850         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3851
3852         /*
3853          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3854          * be done without getting too unfair.
3855          */
3856         if (cfs_rq->skip == se) {
3857                 struct sched_entity *second;
3858
3859                 if (se == curr) {
3860                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3861                 } else {
3862                         second = __pick_next_entity(se);
3863                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3864                                 second = curr;
3865                 }
3866
3867                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3868                         se = second;
3869         }
3870
3871         /*
3872          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3873          */
3874         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3875                 se = cfs_rq->last;
3876
3877         /*
3878          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3879          */
3880         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3881                 se = cfs_rq->next;
3882
3883         clear_buddies(cfs_rq, se);
3884
3885         return se;
3886 }
3887
3888 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3889
3890 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3891 {
3892         /*
3893          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3894          * was not called and update_curr() has to be done:
3895          */
3896         if (prev->on_rq)
3897                 update_curr(cfs_rq);
3898
3899         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3900         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3901
3902         check_spread(cfs_rq, prev);
3903
3904         if (prev->on_rq) {
3905                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3906                 /* Put 'current' back into the tree. */
3907                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3908                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3909                 update_load_avg(prev, 0);
3910         }
3911         cfs_rq->curr = NULL;
3912 }
3913
3914 static void
3915 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3916 {
3917         /*
3918          * Update run-time statistics of the 'current'.
3919          */
3920         update_curr(cfs_rq);
3921
3922         /*
3923          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3924          */
3925         update_load_avg(curr, UPDATE_TG);
3926         update_cfs_shares(curr);
3927
3928 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3929         /*
3930          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3931          * validating it and just reschedule.
3932          */
3933         if (queued) {
3934                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3935                 return;
3936         }
3937         /*
3938          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3939          */
3940         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3941                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3942                 return;
3943 #endif
3944
3945         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3946                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3947 }
3948
3949
3950 /**************************************************
3951  * CFS bandwidth control machinery
3952  */
3953
3954 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3955
3956 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3957 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3958
3959 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3960 {
3961         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3962 }
3963
3964 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3965 {
3966         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3967 }
3968
3969 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3970 {
3971         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3972 }
3973 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3974 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3975 {
3976         return true;
3977 }
3978
3979 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3980 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3981 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3982
3983 /*
3984  * default period for cfs group bandwidth.
3985  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3986  */
3987 static inline u64 default_cfs_period(void)
3988 {
3989         return 100000000ULL;
3990 }
3991
3992 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3993 {
3994         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3995 }
3996
3997 /*
3998  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3999  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4000  * additional synchronization around rq->lock.
4001  *
4002  * requires cfs_b->lock
4003  */
4004 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4005 {
4006         u64 now;
4007
4008         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4009                 return;
4010
4011         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4012         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4013         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4014 }
4015
4016 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4017 {
4018         return &tg->cfs_bandwidth;
4019 }
4020
4021 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4022 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4023 {
4024         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4025                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4026
4027         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4028 }
4029
4030 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4031 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4032 {
4033         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4034         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4035         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4036
4037         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4038         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4039
4040         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4041         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4042                 amount = min_amount;
4043         else {
4044                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4045
4046                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4047                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4048                         cfs_b->runtime -= amount;
4049                         cfs_b->idle = 0;
4050                 }
4051         }
4052         expires = cfs_b->runtime_expires;
4053         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4054
4055         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4056         /*
4057          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4058          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4059          * issued.
4060          */
4061         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
4062                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4063
4064         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4065 }
4066
4067 /*
4068  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4069  * fact that rq->clock snapshots this value.
4070  */
4071 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4072 {
4073         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4074
4075         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4076         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4077                 return;
4078
4079         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4080                 return;
4081
4082         /*
4083          * If the local deadline has passed we have to consider the
4084          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4085          * has not truly expired.
4086          *
4087          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4088          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
4089          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
4090          * exact equality, so a partial write will still work.
4091          */
4092
4093         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
4094                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4095                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4096         } else {
4097                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4098                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4099         }
4100 }
4101
4102 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4103 {
4104         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4105         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4106         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4107
4108         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4109                 return;
4110
4111         /*
4112          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4113          * hierarchy can be throttled
4114          */
4115         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4116                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4117 }
4118
4119 static __always_inline
4120 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4121 {
4122         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4123                 return;
4124
4125         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4126 }
4127
4128 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4129 {
4130         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4131 }
4132
4133 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4134 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4135 {
4136         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4137 }
4138
4139 /*
4140  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4141  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4142  * load-balance operations.
4143  */
4144 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4145                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4146 {
4147         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4148
4149         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4150         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4151
4152         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4153                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4154 }
4155
4156 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4157 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4158 {
4159         struct rq *rq = data;
4160         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4161
4162         cfs_rq->throttle_count--;
4163         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4164                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4165                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4166                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4167         }
4168
4169         return 0;
4170 }
4171
4172 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4173 {
4174         struct rq *rq = data;
4175         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4176
4177         /* group is entering throttled state, stop time */
4178         if (!cfs_rq->throttle_count)
4179                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4180         cfs_rq->throttle_count++;
4181
4182         return 0;
4183 }
4184
4185 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4186 {
4187         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4188         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4189         struct sched_entity *se;
4190         long task_delta, dequeue = 1;
4191         bool empty;
4192
4193         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4194
4195         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4196         rcu_read_lock();
4197         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4198         rcu_read_unlock();
4199
4200         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4201         for_each_sched_entity(se) {
4202                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4203                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4204                 if (!se->on_rq)
4205                         break;
4206
4207                 if (dequeue)
4208                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4209                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4210
4211                 if (qcfs_rq->load.weight)
4212                         dequeue = 0;
4213         }
4214
4215         if (!se)
4216                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4217
4218         cfs_rq->throttled = 1;
4219         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4220         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4221         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4222
4223         /*
4224          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4225          * distribute_cfs_runtime will not see us
4226          */
4227         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4228
4229         /*
4230          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4231          * timer is running.
4232          */
4233         if (empty)
4234                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4235
4236         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4237 }
4238
4239 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4240 {
4241         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4242         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4243         struct sched_entity *se;
4244         int enqueue = 1;
4245         long task_delta;
4246
4247         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4248
4249         cfs_rq->throttled = 0;
4250
4251         update_rq_clock(rq);
4252
4253         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4254         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4255         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4256         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4257
4258         /* update hierarchical throttle state */
4259         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4260
4261         if (!cfs_rq->load.weight)
4262                 return;
4263
4264         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4265         for_each_sched_entity(se) {
4266                 if (se->on_rq)
4267                         enqueue = 0;
4268
4269                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4270                 if (enqueue)
4271                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4272                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4273
4274                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4275                         break;
4276         }
4277
4278         if (!se)
4279                 add_nr_running(rq, task_delta);
4280
4281         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4282         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4283                 resched_curr(rq);
4284 }
4285
4286 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4287                 u64 remaining, u64 expires)
4288 {
4289         struct cfs_rq *cfs_rq;
4290         u64 runtime;
4291         u64 starting_runtime = remaining;
4292
4293         rcu_read_lock();
4294         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4295                                 throttled_list) {
4296                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4297                 struct rq_flags rf;
4298
4299                 rq_lock(rq, &rf);
4300                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4301                         goto next;
4302
4303                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4304                 if (runtime > remaining)
4305                         runtime = remaining;
4306                 remaining -= runtime;
4307
4308                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4309                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4310
4311                 /* we check whether we're throttled above */
4312                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4313                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4314
4315 next:
4316                 rq_unlock(rq, &rf);
4317
4318                 if (!remaining)
4319                         break;
4320         }
4321         rcu_read_unlock();
4322
4323         return starting_runtime - remaining;
4324 }
4325
4326 /*
4327  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4328  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4329  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4330  * used to track this state.
4331  */
4332 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4333 {
4334         u64 runtime, runtime_expires;
4335         int throttled;
4336
4337         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4338         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4339                 goto out_deactivate;
4340
4341         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4342         cfs_b->nr_periods += overrun;
4343
4344         /*
4345          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4346          * we're going inactive then everything else can be deferred
4347          */
4348         if (cfs_b->idle && !throttled)
4349                 goto out_deactivate;
4350
4351         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4352
4353         if (!throttled) {
4354                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4355                 cfs_b->idle = 1;
4356                 return 0;
4357         }
4358
4359         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4360         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4361
4362         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4363
4364         /*
4365          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4366          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4367          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4368          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4369          * only by limited amounts in that extreme case.
4370          */
4371         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4372                 runtime = cfs_b->runtime;
4373                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4374                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4375                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4376                                                  runtime_expires);
4377                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4378
4379                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4380
4381                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4382         }
4383
4384         /*
4385          * While we are ensured activity in the period following an
4386          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4387          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4388          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4389          */
4390         cfs_b->idle = 0;
4391
4392         return 0;
4393
4394 out_deactivate:
4395         return 1;
4396 }
4397
4398 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4399 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4400 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4401 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4402 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4403 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4404
4405 /*
4406  * Are we near the end of the current quota period?
4407  *
4408  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4409  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4410  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4411  */
4412 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4413 {
4414         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4415         u64 remaining;
4416
4417         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4418         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4419                 return 1;
4420
4421         /* is a quota refresh about to occur? */
4422         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4423         if (remaining < min_expire)
4424                 return 1;
4425
4426         return 0;
4427 }
4428
4429 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4430 {
4431         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4432
4433         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4434         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4435                 return;
4436
4437         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4438                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4439                         HRTIMER_MODE_REL);
4440 }
4441
4442 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4443 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4444 {
4445         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4446         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4447
4448         if (slack_runtime <= 0)
4449                 return;
4450
4451         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4452         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4453             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4454                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4455
4456                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4457                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4458                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4459                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4460         }
4461         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4462
4463         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4464         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4465 }
4466
4467 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4468 {
4469         if (!cfs_bandwidth_used())
4470                 return;
4471
4472         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4473                 return;
4474
4475         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4476 }
4477
4478 /*
4479  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4480  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4481  */
4482 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4483 {
4484         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4485         u64 expires;
4486
4487         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4488         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4489         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4490                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4491                 return;
4492         }
4493
4494         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4495                 runtime = cfs_b->runtime;
4496
4497         expires = cfs_b->runtime_expires;
4498         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4499
4500         if (!runtime)
4501                 return;
4502
4503         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4504
4505         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4506         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4507                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4508         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4509 }
4510
4511 /*
4512  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4513  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4514  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4515  */
4516 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4517 {
4518         if (!cfs_bandwidth_used())
4519                 return;
4520
4521         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4522         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4523                 return;
4524
4525         /* ensure the group is not already throttled */
4526         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4527                 return;
4528
4529         /* update runtime allocation */
4530         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4531         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4532                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4533 }
4534
4535 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4536 {
4537         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4538
4539         if (!cfs_bandwidth_used())
4540                 return;
4541
4542         if (!tg->parent)
4543                 return;
4544
4545         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4546         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4547
4548         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4549         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4550 }
4551
4552 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4553 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4554 {
4555         if (!cfs_bandwidth_used())
4556                 return false;
4557
4558         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4559                 return false;
4560
4561         /*
4562          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4563          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4564          */
4565         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4566                 return true;
4567
4568         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4569         return true;
4570 }
4571
4572 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4573 {
4574         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4575                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4576
4577         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4578
4579         return HRTIMER_NORESTART;
4580 }
4581
4582 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4583 {
4584         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4585                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4586         int overrun;
4587         int idle = 0;
4588
4589         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4590         for (;;) {
4591                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4592                 if (!overrun)
4593                         break;
4594
4595                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4596         }
4597         if (idle)
4598                 cfs_b->period_active = 0;
4599         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4600
4601         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4602 }
4603
4604 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4605 {
4606         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4607         cfs_b->runtime = 0;
4608         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4609         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4610
4611         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4612         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4613         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4614         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4615         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4616 }
4617
4618 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4619 {
4620         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4621         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4622 }
4623
4624 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4625 {
4626         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4627
4628         if (!cfs_b->period_active) {
4629                 cfs_b->period_active = 1;
4630                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4631                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4632         }
4633 }
4634
4635 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4636 {
4637         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4638         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4639                 return;
4640
4641         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4642         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4643 }
4644
4645 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4646 {
4647         struct cfs_rq *cfs_rq;
4648
4649         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4650                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4651
4652                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4653                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4654                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4655         }
4656 }
4657
4658 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4659 {
4660         struct cfs_rq *cfs_rq;
4661
4662         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4663                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4664                         continue;
4665
4666                 /*
4667                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4668                  * there's some valid quota amount
4669                  */
4670                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4671                 /*
4672                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4673                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4674                  */
4675                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4676
4677                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4678                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4679         }
4680 }
4681
4682 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4683 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4684 {
4685         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4686 }
4687
4688 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4689 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4690 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4691 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4692 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4693
4694 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4695 {
4696         return 0;
4697 }
4698
4699 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4700 {
4701         return 0;
4702 }
4703
4704 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4705                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4706 {
4707         return 0;
4708 }
4709
4710 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4711
4712 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4713 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4714 #endif
4715
4716 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4717 {
4718         return NULL;
4719 }
4720 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4721 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4722 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4723
4724 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4725
4726 /**************************************************
4727  * CFS operations on tasks:
4728  */
4729
4730 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4731 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4732 {
4733         struct sched_entity *se = &p->se;
4734         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4735
4736         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4737
4738         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
4739                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4740                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4741                 s64 delta = slice - ran;
4742
4743                 if (delta < 0) {
4744                         if (rq->curr == p)
4745                                 resched_curr(rq);
4746                         return;
4747                 }
4748                 hrtick_start(rq, delta);
4749         }
4750 }
4751
4752 /*
4753  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4754  * current task is from our class and nr_running is low enough
4755  * to matter.
4756  */
4757 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4758 {
4759         struct task_struct *curr = rq->curr;
4760
4761         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4762                 return;
4763
4764         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4765                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4766 }
4767 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4768 static inline void
4769 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4770 {
4771 }
4772
4773 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4774 {
4775 }
4776 #endif
4777
4778 /*
4779  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4780  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4781  * then put the task into the rbtree:
4782  */
4783 static void
4784 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4785 {
4786         struct cfs_rq *cfs_rq;
4787         struct sched_entity *se = &p->se;
4788
4789         /*
4790          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4791          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4792          * passed.
4793          */
4794         if (p->in_iowait)
4795                 cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4796
4797         for_each_sched_entity(se) {
4798                 if (se->on_rq)
4799                         break;
4800                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4801                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4802
4803                 /*
4804                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4805                  *
4806                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4807                  * post the final h_nr_running increment below.
4808                  */
4809                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4810                         break;
4811                 cfs_rq->h_nr_running++;
4812
4813                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4814         }
4815
4816         for_each_sched_entity(se) {
4817                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4818                 cfs_rq->h_nr_running++;
4819
4820                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4821                         break;
4822
4823                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4824                 update_cfs_shares(se);
4825         }
4826
4827         if (!se)
4828                 add_nr_running(rq, 1);
4829
4830         hrtick_update(rq);
4831 }
4832
4833 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4834
4835 /*
4836  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4837  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4838  * update the fair scheduling stats:
4839  */
4840 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4841 {
4842         struct cfs_rq *cfs_rq;
4843         struct sched_entity *se = &p->se;
4844         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4845
4846         for_each_sched_entity(se) {
4847                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4848                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4849
4850                 /*
4851                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4852                  *
4853                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4854                  * post the final h_nr_running decrement below.
4855                 */
4856                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4857                         break;
4858                 cfs_rq->h_nr_running--;
4859
4860                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4861                 if (cfs_rq->load.weight) {
4862                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4863                         se = parent_entity(se);
4864                         /*
4865                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4866                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4867                          */
4868                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4869                                 set_next_buddy(se);
4870                         break;
4871                 }
4872                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4873         }
4874
4875         for_each_sched_entity(se) {
4876                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4877                 cfs_rq->h_nr_running--;
4878
4879                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4880                         break;
4881
4882                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4883                 update_cfs_shares(se);
4884         }
4885
4886         if (!se)
4887                 sub_nr_running(rq, 1);
4888
4889         hrtick_update(rq);
4890 }
4891
4892 #ifdef CONFIG_SMP
4893
4894 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
4895 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
4896 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
4897
4898 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4899 /*
4900  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4901  */
4902
4903 /*
4904  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4905  *
4906  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4907  *
4908  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4909  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4910  *
4911  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4912  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4913  *
4914  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4915  *
4916  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4917  *
4918  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4919  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4920  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4921  * fixed_power_int())
4922  *
4923  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4924  */
4925 #define DEGRADE_SHIFT           7
4926
4927 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4928 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4929         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4930         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4931         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4932         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4933         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4934 };
4935
4936 /*
4937  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4938  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4939  * adding any new load.
4940  */
4941 static unsigned long
4942 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4943 {
4944         int j = 0;
4945
4946         if (!missed_updates)
4947                 return load;
4948
4949         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4950                 return 0;
4951
4952         if (idx == 1)
4953                 return load >> missed_updates;
4954
4955         while (missed_updates) {
4956                 if (missed_updates % 2)
4957                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4958
4959                 missed_updates >>= 1;
4960                 j++;
4961         }
4962         return load;
4963 }
4964 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4965
4966 /**
4967  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4968  * @this_rq: The rq to update statistics for
4969  * @this_load: The current load
4970  * @pending_updates: The number of missed updates
4971  *
4972  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4973  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4974  *
4975  * This function computes a decaying average:
4976  *
4977  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4978  *
4979  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4980  * the @pending_updates argument.
4981  *
4982  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4983  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4984  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4985  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4986  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4987  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4988  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4989  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4990  *
4991  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4992  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4993  *
4994  * For regular NOHZ, this reduces to:
4995  *
4996  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4997  *
4998  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4999  * term.
5000  */
5001 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5002                             unsigned long pending_updates)
5003 {
5004         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5005         int i, scale;
5006
5007         this_rq->nr_load_updates++;
5008
5009         /* Update our load: */
5010         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5011         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5012                 unsigned long old_load, new_load;
5013
5014                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5015
5016                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5017 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5018                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5019                 if (tickless_load) {
5020                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5021                         /*
5022                          * old_load can never be a negative value because a
5023                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5024                          * original tickless_load.
5025                          */
5026                         old_load += tickless_load;
5027                 }
5028 #endif
5029                 new_load = this_load;
5030                 /*
5031                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5032                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5033                  * example.
5034                  */
5035                 if (new_load > old_load)
5036                         new_load += scale - 1;
5037
5038                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5039         }
5040
5041         sched_avg_update(this_rq);
5042 }
5043
5044 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5045 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
5046 {
5047         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
5048 }
5049
5050 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5051 /*
5052  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5053  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
5054  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5055  *
5056  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5057  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5058  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5059  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5060  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5061  *
5062  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5063  */
5064
5065 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5066                                  unsigned long curr_jiffies,
5067                                  unsigned long load)
5068 {
5069         unsigned long pending_updates;
5070
5071         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5072         if (pending_updates) {
5073                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5074                 /*
5075                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5076                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5077                  * its weighted load.
5078                  */
5079                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5080         }
5081 }
5082
5083 /*
5084  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5085  * idle balance.
5086  */
5087 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5088 {
5089         /*
5090          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5091          */
5092         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
5093                 return;
5094
5095         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5096 }
5097
5098 /*
5099  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5100  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5101  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5102  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5103  */
5104 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5105 {
5106         struct rq *this_rq = this_rq();
5107
5108         /*
5109          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5110          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5111          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5112          */
5113         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5114 }
5115
5116 /*
5117  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5118  */
5119 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5120 {
5121         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5122         struct rq *this_rq = this_rq();
5123         unsigned long load;
5124         struct rq_flags rf;
5125
5126         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5127                 return;
5128
5129         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5130         rq_lock(this_rq, &rf);
5131         update_rq_clock(this_rq);
5132         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5133         rq_unlock(this_rq, &rf);
5134 }
5135 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5136 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5137                                         unsigned long curr_jiffies,
5138                                         unsigned long load) { }
5139 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5140
5141 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5142 {
5143 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5144         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5145         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5146 #endif
5147         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5148 }
5149
5150 /*
5151  * Called from scheduler_tick()
5152  */
5153 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5154 {
5155         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5156
5157         if (tick_nohz_tick_stopped())
5158                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5159         else
5160                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5161 }
5162
5163 /*
5164  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
5165  * according to the scheduling class and "nice" value.
5166  *
5167  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5168  * balance conservatively.
5169  */
5170 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5171 {
5172         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5173         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5174
5175         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5176                 return total;
5177
5178         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5179 }
5180
5181 /*
5182  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
5183  * according to the scheduling class and "nice" value.
5184  */
5185 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5186 {
5187         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5188         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5189
5190         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5191                 return total;
5192
5193         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5194 }
5195
5196 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5197 {
5198         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5199 }
5200
5201 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5202 {
5203         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5204 }
5205
5206 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5207 {
5208         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5209         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5210         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
5211
5212         if (nr_running)
5213                 return load_avg / nr_running;
5214
5215         return 0;
5216 }
5217
5218 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5219 /*
5220  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
5221  *
5222  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
5223  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
5224  * can calculate the shift in shares.
5225  *
5226  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
5227  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
5228  * total group weight.
5229  *
5230  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
5231  * distribution (s_i) using:
5232  *
5233  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
5234  *
5235  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
5236  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
5237  * shares distribution (s_i):
5238  *
5239  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
5240  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
5241  *
5242  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
5243  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
5244  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
5245  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
5246  *
5247  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
5248  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
5249  *
5250  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
5251  *
5252  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
5253  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
5254  * weight and shares distributions like:
5255  *
5256  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
5257  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
5258  *
5259  * We can then compute the difference in effective weight by using:
5260  *
5261  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
5262  *
5263  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
5264  *
5265  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
5266  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
5267  * 4/7) times the weight of the group.
5268  */
5269 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5270 {
5271         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5272
5273         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
5274                 return wl;
5275
5276         for_each_sched_entity(se) {
5277                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
5278                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5279
5280                 tg = cfs_rq->tg;
5281
5282                 /*
5283                  * W = @wg + \Sum rw_j
5284                  */
5285                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
5286
5287                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
5288                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
5289                 W += w;
5290
5291                 /*
5292                  * w = rw_i + @wl
5293                  */
5294                 w += wl;
5295
5296                 /*
5297                  * wl = S * s'_i; see (2)
5298                  */
5299                 if (W > 0 && w < W)
5300                         wl = (w * (long)scale_load_down(tg->shares)) / W;
5301                 else
5302                         wl = scale_load_down(tg->shares);
5303
5304                 /*
5305                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
5306                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
5307                  * calc_cfs_shares().
5308                  */
5309                 if (wl < MIN_SHARES)
5310                         wl = MIN_SHARES;
5311
5312                 /*
5313                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
5314                  */
5315                 wl -= se->avg.load_avg;
5316
5317                 /*
5318                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
5319                  * the final effective load change on the root group. Since
5320                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
5321                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
5322                  * resulting from this level per the above.
5323                  */
5324                 wg = 0;
5325         }
5326
5327         return wl;
5328 }
5329 #else
5330
5331 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5332 {
5333         return wl;
5334 }
5335
5336 #endif
5337
5338 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5339 {
5340         /*
5341          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5342          * jiffy will not have built up many flips.
5343          */
5344         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5345                 current->wakee_flips >>= 1;
5346                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5347         }
5348
5349         if (current->last_wakee != p) {
5350                 current->last_wakee = p;
5351                 current->wakee_flips++;
5352         }
5353 }
5354
5355 /*
5356  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5357  *
5358  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5359  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5360  *
5361  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5362  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5363  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5364  *
5365  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5366  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5367  *
5368  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5369  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5370  * socket size.
5371  */
5372 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5373 {
5374         unsigned int master = current->wakee_flips;
5375         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5376         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5377
5378         if (master < slave)
5379                 swap(master, slave);
5380         if (slave < factor || master < slave * factor)
5381                 return 0;
5382         return 1;
5383 }
5384
5385 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5386                        int prev_cpu, int sync)
5387 {
5388         s64 this_load, load;
5389         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5390         int idx, this_cpu;
5391         struct task_group *tg;
5392         unsigned long weight;
5393         int balanced;
5394
5395         idx       = sd->wake_idx;
5396         this_cpu  = smp_processor_id();
5397         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5398         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5399
5400         /*
5401          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5402          * effect of the currently running task from the load
5403          * of the current CPU:
5404          */
5405         if (sync) {
5406                 tg = task_group(current);
5407                 weight = current->se.avg.load_avg;
5408
5409                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5410                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5411         }
5412
5413         tg = task_group(p);
5414         weight = p->se.avg.load_avg;
5415
5416         /*
5417          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5418          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5419          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5420          * about that, so that's good too.
5421          *
5422          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5423          * task to be woken on this_cpu.
5424          */
5425         this_eff_load = 100;
5426         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5427
5428         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5429         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5430
5431         if (this_load > 0) {
5432                 this_eff_load *= this_load +
5433                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5434
5435                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5436         }
5437
5438         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5439
5440         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5441
5442         if (!balanced)
5443                 return 0;
5444
5445         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5446         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5447
5448         return 1;
5449 }
5450
5451 static inline int task_util(struct task_struct *p);
5452 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5453
5454 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5455 {
5456         return capacity_orig_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p);
5457 }
5458
5459 /*
5460  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5461  * domain.
5462  */
5463 static struct sched_group *
5464 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5465                   int this_cpu, int sd_flag)
5466 {
5467         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5468         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5469         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX, this_runnable_load = 0;
5470         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = 0;
5471         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5472         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5473         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5474         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5475                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5476
5477         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5478                 load_idx = sd->wake_idx;
5479
5480         do {
5481                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5482                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5483                 int local_group;
5484                 int i;
5485
5486                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5487                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5488                                         &p->cpus_allowed))
5489                         continue;
5490
5491                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5492                                                sched_group_cpus(group));
5493
5494                 /*
5495                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5496                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5497                  */
5498                 avg_load = 0;
5499                 runnable_load = 0;
5500                 max_spare_cap = 0;
5501
5502                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5503                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5504                         if (local_group)
5505                                 load = source_load(i, load_idx);
5506                         else
5507                                 load = target_load(i, load_idx);
5508
5509                         runnable_load += load;
5510
5511                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5512
5513                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5514
5515                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5516                                 max_spare_cap = spare_cap;
5517                 }
5518
5519                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5520                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5521                                         group->sgc->capacity;
5522                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5523                                         group->sgc->capacity;
5524
5525                 if (local_group) {
5526                         this_runnable_load = runnable_load;
5527                         this_avg_load = avg_load;
5528                         this_spare = max_spare_cap;
5529                 } else {
5530                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5531                                 /*
5532                                  * The runnable load is significantly smaller
5533                                  * so we can pick this new cpu
5534                                  */
5535                                 min_runnable_load = runnable_load;
5536                                 min_avg_load = avg_load;
5537                                 idlest = group;
5538                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5539                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5540                                 /*
5541                                  * The runnable loads are close so take the
5542                                  * blocked load into account through avg_load.
5543                                  */
5544                                 min_avg_load = avg_load;
5545                                 idlest = group;
5546                         }
5547
5548                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5549                                 most_spare = max_spare_cap;
5550                                 most_spare_sg = group;
5551                         }
5552                 }
5553         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5554
5555         /*
5556          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5557          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5558          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5559          * so we allow for some task stuffing by using
5560          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5561          *
5562          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5563          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5564          * utilization.
5565          */
5566         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5567                 goto skip_spare;
5568
5569         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5570             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5571                 return NULL;
5572
5573         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5574                 return most_spare_sg;
5575
5576 skip_spare:
5577         if (!idlest)
5578                 return NULL;
5579
5580         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5581                 return NULL;
5582
5583         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5584              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5585                 return NULL;
5586
5587         return idlest;
5588 }
5589
5590 /*
5591  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5592  */
5593 static int
5594 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5595 {
5596         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5597         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5598         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5599         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5600         int shallowest_idle_cpu = -1;
5601         int i;
5602
5603         /* Check if we have any choice: */
5604         if (group->group_weight == 1)
5605                 return cpumask_first(sched_group_cpus(group));
5606
5607         /* Traverse only the allowed CPUs */
5608         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), &p->cpus_allowed) {
5609                 if (idle_cpu(i)) {
5610                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5611                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5612                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5613                                 /*
5614                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5615                                  * has the smallest exit latency irrespective
5616                                  * of any idle timestamp.
5617                                  */
5618                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5619                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5620                                 shallowest_idle_cpu = i;
5621                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5622                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5623                                 /*
5624                                  * If equal or no active idle state, then
5625                                  * the most recently idled CPU might have
5626                                  * a warmer cache.
5627                                  */
5628                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5629                                 shallowest_idle_cpu = i;
5630                         }
5631                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5632                         load = weighted_cpuload(i);
5633                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5634                                 min_load = load;
5635                                 least_loaded_cpu = i;
5636                         }
5637                 }
5638         }
5639
5640         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5641 }
5642
5643 /*
5644  * Implement a for_each_cpu() variant that starts the scan at a given cpu
5645  * (@start), and wraps around.
5646  *
5647  * This is used to scan for idle CPUs; such that not all CPUs looking for an
5648  * idle CPU find the same CPU. The down-side is that tasks tend to cycle
5649  * through the LLC domain.
5650  *
5651  * Especially tbench is found sensitive to this.
5652  */
5653
5654 static int cpumask_next_wrap(int n, const struct cpumask *mask, int start, int *wrapped)
5655 {
5656         int next;
5657
5658 again:
5659         next = find_next_bit(cpumask_bits(mask), nr_cpumask_bits, n+1);
5660
5661         if (*wrapped) {
5662                 if (next >= start)
5663                         return nr_cpumask_bits;
5664         } else {
5665                 if (next >= nr_cpumask_bits) {
5666                         *wrapped = 1;
5667                         n = -1;
5668                         goto again;
5669                 }
5670         }
5671
5672         return next;
5673 }
5674
5675 #define for_each_cpu_wrap(cpu, mask, start, wrap)                               \
5676         for ((wrap) = 0, (cpu) = (start)-1;                                     \
5677                 (cpu) = cpumask_next_wrap((cpu), (mask), (start), &(wrap)),     \
5678                 (cpu) < nr_cpumask_bits; )
5679
5680 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5681
5682 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5683 {
5684         struct sched_domain_shared *sds;
5685
5686         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5687         if (sds)
5688                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5689 }
5690
5691 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5692 {
5693         struct sched_domain_shared *sds;
5694
5695         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5696         if (sds)
5697                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5698
5699         return def;
5700 }
5701
5702 /*
5703  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5704  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5705  *
5706  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5707  * state should be fairly cheap.
5708  */
5709 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5710 {
5711         int core = cpu_of(rq);
5712         int cpu;
5713
5714         rcu_read_lock();
5715         if (test_idle_cores(core, true))
5716                 goto unlock;
5717
5718         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5719                 if (cpu == core)
5720                         continue;
5721
5722                 if (!idle_cpu(cpu))
5723                         goto unlock;
5724         }
5725
5726         set_idle_cores(core, 1);
5727 unlock:
5728         rcu_read_unlock();
5729 }
5730
5731 /*
5732  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5733  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5734  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5735  */
5736 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5737 {
5738         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5739         int core, cpu, wrap;
5740
5741         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5742                 return -1;
5743
5744         if (!test_idle_cores(target, false))
5745                 return -1;
5746
5747         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
5748
5749         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target, wrap) {
5750                 bool idle = true;
5751
5752                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5753                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5754                         if (!idle_cpu(cpu))
5755                                 idle = false;
5756                 }
5757
5758                 if (idle)
5759                         return core;
5760         }
5761
5762         /*
5763          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5764          */
5765         set_idle_cores(target, 0);
5766
5767         return -1;
5768 }
5769
5770 /*
5771  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5772  */
5773 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5774 {
5775         int cpu;
5776
5777         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5778                 return -1;
5779
5780         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5781                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5782                         continue;
5783                 if (idle_cpu(cpu))
5784                         return cpu;
5785         }
5786
5787         return -1;
5788 }
5789
5790 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5791
5792 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5793 {
5794         return -1;
5795 }
5796
5797 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5798 {
5799         return -1;
5800 }
5801
5802 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5803
5804 /*
5805  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5806  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5807  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5808  */
5809 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5810 {
5811         struct sched_domain *this_sd;
5812         u64 avg_cost, avg_idle = this_rq()->avg_idle;
5813         u64 time, cost;
5814         s64 delta;
5815         int cpu, wrap;
5816
5817         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5818         if (!this_sd)
5819                 return -1;
5820
5821         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost;
5822
5823         /*
5824          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5825          * particularly is sensitive here.
5826          */
5827         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && (avg_idle / 512) < avg_cost)
5828                 return -1;
5829
5830         time = local_clock();
5831
5832         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target, wrap) {
5833                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5834                         continue;
5835                 if (idle_cpu(cpu))
5836                         break;
5837         }
5838
5839         time = local_clock() - time;
5840         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5841         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5842         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5843
5844         return cpu;
5845 }
5846
5847 /*
5848  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5849  */
5850 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5851 {
5852         struct sched_domain *sd;
5853         int i;
5854
5855         if (idle_cpu(target))
5856                 return target;
5857
5858         /*
5859          * If the previous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5860          */
5861         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5862                 return prev;
5863
5864         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5865         if (!sd)
5866                 return target;
5867
5868         i = select_idle_core(p, sd, target);
5869         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5870                 return i;
5871
5872         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
5873         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5874                 return i;
5875
5876         i = select_idle_smt(p, sd, target);
5877         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5878                 return i;
5879
5880         return target;
5881 }
5882
5883 /*
5884  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5885  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5886  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5887  * CFS task (ie cpu_capacity).
5888  *
5889  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5890  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5891  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5892  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5893  * (arch_scale_freq_capacity()).
5894  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5895  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5896  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5897  *
5898  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5899  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5900  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5901  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5902  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5903  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5904  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5905  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5906  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5907  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5908  */
5909 static int cpu_util(int cpu)
5910 {
5911         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5912         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5913
5914         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5915 }
5916
5917 static inline int task_util(struct task_struct *p)
5918 {
5919         return p->se.avg.util_avg;
5920 }
5921
5922 /*
5923  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
5924  * the waking task p removed.
5925  */
5926 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5927 {
5928         unsigned long util, capacity;
5929
5930         /* Task has no contribution or is new */
5931         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
5932                 return cpu_util(cpu);
5933
5934         capacity = capacity_orig_of(cpu);
5935         util = max_t(long, cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg - task_util(p), 0);
5936
5937         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5938 }
5939
5940 /*
5941  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5942  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5943  *
5944  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5945  * BALANCE_WAKE sort things out.
5946  */
5947 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5948 {
5949         long min_cap, max_cap;
5950
5951         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
5952         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
5953
5954         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
5955         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
5956                 return 0;
5957
5958         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
5959         sync_entity_load_avg(&p->se);
5960
5961         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
5962 }
5963
5964 /*
5965  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5966  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5967  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5968  *
5969  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5970  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5971  *
5972  * Returns the target cpu number.
5973  *
5974  * preempt must be disabled.
5975  */
5976 static int
5977 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5978 {
5979         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5980         int cpu = smp_processor_id();
5981         int new_cpu = prev_cpu;
5982         int want_affine = 0;
5983         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5984
5985         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5986                 record_wakee(p);
5987                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
5988                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
5989         }
5990
5991         rcu_read_lock();
5992         for_each_domain(cpu, tmp) {
5993                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5994                         break;
5995
5996                 /*
5997                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5998                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5999                  */
6000                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6001                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6002                         affine_sd = tmp;
6003                         break;
6004                 }
6005
6006                 if (tmp->flags & sd_flag)
6007                         sd = tmp;
6008                 else if (!want_affine)
6009                         break;
6010         }
6011
6012         if (affine_sd) {
6013                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6014                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
6015                         new_cpu = cpu;
6016         }
6017
6018         if (!sd) {
6019                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
6020                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6021
6022         } else while (sd) {
6023                 struct sched_group *group;
6024                 int weight;
6025
6026                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6027                         sd = sd->child;
6028                         continue;
6029                 }
6030
6031                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6032                 if (!group) {
6033                         sd = sd->child;
6034                         continue;
6035                 }
6036
6037                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
6038                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
6039                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6040                         sd = sd->child;
6041                         continue;
6042                 }
6043
6044                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6045                 cpu = new_cpu;
6046                 weight = sd->span_weight;
6047                 sd = NULL;
6048                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6049                         if (weight <= tmp->span_weight)
6050                                 break;
6051                         if (tmp->flags & sd_flag)
6052                                 sd = tmp;
6053                 }
6054                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6055         }
6056         rcu_read_unlock();
6057
6058         return new_cpu;
6059 }
6060
6061 /*
6062  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6063  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6064  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6065  */
6066 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6067 {
6068         /*
6069          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6070          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6071          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6072          * the task on the new runqueue.
6073          */
6074         if (p->state == TASK_WAKING) {
6075                 struct sched_entity *se = &p->se;
6076                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6077                 u64 min_vruntime;
6078
6079 #ifndef CONFIG_64BIT
6080                 u64 min_vruntime_copy;
6081
6082                 do {
6083                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6084                         smp_rmb();
6085                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6086                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6087 #else
6088                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6089 #endif
6090
6091                 se->vruntime -= min_vruntime;
6092         }
6093
6094         /*
6095          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
6096          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
6097          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
6098          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6099          * load sounds not bad.
6100          */
6101         remove_entity_load_avg(&p->se);
6102
6103         /* Tell new CPU we are migrated */
6104         p->se.avg.last_update_time = 0;
6105
6106         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6107         p->se.exec_start = 0;
6108 }
6109
6110 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6111 {
6112         remove_entity_load_avg(&p->se);
6113 }
6114 #endif /* CONFIG_SMP */
6115
6116 static unsigned long
6117 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6118 {
6119         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6120
6121         /*
6122          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6123          * to virtual-time in his units.
6124          *
6125          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6126          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6127          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6128          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6129          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6130          *
6131          * This is especially important for buddies when the leftmost
6132          * task is higher priority than the buddy.
6133          */
6134         return calc_delta_fair(gran, se);
6135 }
6136
6137 /*
6138  * Should 'se' preempt 'curr'.
6139  *
6140  *             |s1
6141  *        |s2
6142  *   |s3
6143  *         g
6144  *      |<--->|c
6145  *
6146  *  w(c, s1) = -1
6147  *  w(c, s2) =  0
6148  *  w(c, s3) =  1
6149  *
6150  */
6151 static int
6152 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6153 {
6154         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6155
6156         if (vdiff <= 0)
6157                 return -1;
6158
6159         gran = wakeup_gran(curr, se);
6160         if (vdiff > gran)
6161                 return 1;
6162
6163         return 0;
6164 }
6165
6166 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6167 {
6168         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6169                 return;
6170
6171         for_each_sched_entity(se)
6172                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6173 }
6174
6175 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6176 {
6177         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6178                 return;
6179
6180         for_each_sched_entity(se)
6181                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6182 }
6183
6184 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6185 {
6186         for_each_sched_entity(se)
6187                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6188 }
6189
6190 /*
6191  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6192  */
6193 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6194 {
6195         struct task_struct *curr = rq->curr;
6196         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6197         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6198         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6199         int next_buddy_marked = 0;
6200
6201         if (unlikely(se == pse))
6202                 return;
6203
6204         /*
6205          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6206          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6207          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6208          * next-buddy nomination below.
6209          */
6210         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6211                 return;
6212
6213         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6214                 set_next_buddy(pse);
6215                 next_buddy_marked = 1;
6216         }
6217
6218         /*
6219          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6220          * wake up path.
6221          *
6222          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6223          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6224          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6225          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6226          * below.
6227          */
6228         if (test_tsk_need_resched(curr))
6229                 return;
6230
6231         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6232         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6233             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6234                 goto preempt;
6235
6236         /*
6237          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6238          * is driven by the tick):
6239          */
6240         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6241                 return;
6242
6243         find_matching_se(&se, &pse);
6244         update_curr(cfs_rq_of(se));
6245         BUG_ON(!pse);
6246         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6247                 /*
6248                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6249                  * triggering this preemption.
6250                  */
6251                 if (!next_buddy_marked)
6252                         set_next_buddy(pse);
6253                 goto preempt;
6254         }
6255
6256         return;
6257
6258 preempt:
6259         resched_curr(rq);
6260         /*
6261          * Only set the backward buddy when the current task is still
6262          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6263          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6264          * point, either of which can * drop the rq lock.
6265          *
6266          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6267          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6268          */
6269         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6270                 return;
6271
6272         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6273                 set_last_buddy(se);
6274 }
6275
6276 static struct task_struct *
6277 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6278 {
6279         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6280         struct sched_entity *se;
6281         struct task_struct *p;
6282         int new_tasks;
6283
6284 again:
6285 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6286         if (!cfs_rq->nr_running)
6287                 goto idle;
6288
6289         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6290                 goto simple;
6291
6292         /*
6293          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6294          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6295          *
6296          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6297          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6298          */
6299
6300         do {
6301                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6302
6303                 /*
6304                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6305                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6306                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6307                  * forget we've ever seen it.
6308                  */
6309                 if (curr) {
6310                         if (curr->on_rq)
6311                                 update_curr(cfs_rq);
6312                         else
6313                                 curr = NULL;
6314
6315                         /*
6316                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6317                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6318                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
6319                          * be correct.
6320                          */
6321                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
6322                                 goto simple;
6323                 }
6324
6325                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6326                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6327         } while (cfs_rq);
6328
6329         p = task_of(se);
6330
6331         /*
6332          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6333          * is a different task than we started out with, try and touch the
6334          * least amount of cfs_rqs.
6335          */
6336         if (prev != p) {
6337                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6338
6339                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6340                         int se_depth = se->depth;
6341                         int pse_depth = pse->depth;
6342
6343                         if (se_depth <= pse_depth) {
6344                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6345                                 pse = parent_entity(pse);
6346                         }
6347                         if (se_depth >= pse_depth) {
6348                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6349                                 se = parent_entity(se);
6350                         }
6351                 }
6352
6353                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6354                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6355         }
6356
6357         if (hrtick_enabled(rq))
6358                 hrtick_start_fair(rq, p);
6359
6360         return p;
6361 simple:
6362         cfs_rq = &rq->cfs;
6363 #endif
6364
6365         if (!cfs_rq->nr_running)
6366                 goto idle;
6367
6368         put_prev_task(rq, prev);
6369
6370         do {
6371                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6372                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6373                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6374         } while (cfs_rq);
6375
6376         p = task_of(se);
6377
6378         if (hrtick_enabled(rq))
6379                 hrtick_start_fair(rq, p);
6380
6381         return p;
6382
6383 idle:
6384         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6385
6386         /*
6387          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6388          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6389          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6390          */
6391         if (new_tasks < 0)
6392                 return RETRY_TASK;
6393
6394         if (new_tasks > 0)
6395                 goto again;
6396
6397         return NULL;
6398 }
6399
6400 /*
6401  * Account for a descheduled task:
6402  */
6403 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6404 {
6405         struct sched_entity *se = &prev->se;
6406         struct cfs_rq *cfs_rq;
6407
6408         for_each_sched_entity(se) {
6409                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6410                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6411         }
6412 }
6413
6414 /*
6415  * sched_yield() is very simple
6416  *
6417  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6418  */
6419 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6420 {
6421         struct task_struct *curr = rq->curr;
6422         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6423         struct sched_entity *se = &curr->se;
6424
6425         /*
6426          * Are we the only task in the tree?
6427          */
6428         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6429                 return;
6430
6431         clear_buddies(cfs_rq, se);
6432
6433         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6434                 update_rq_clock(rq);
6435                 /*
6436                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6437                  */
6438                 update_curr(cfs_rq);
6439                 /*
6440                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6441                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6442                  * and double the fastpath cost.
6443                  */
6444                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6445         }
6446
6447         set_skip_buddy(se);
6448 }
6449
6450 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6451 {
6452         struct sched_entity *se = &p->se;
6453
6454         /* throttled hierarchies are not runnable */
6455         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6456                 return false;
6457
6458         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6459         set_next_buddy(se);
6460
6461         yield_task_fair(rq);
6462
6463         return true;
6464 }
6465
6466 #ifdef CONFIG_SMP
6467 /**************************************************
6468  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6469  *
6470  * BASICS
6471  *
6472  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6473  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6474  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6475  *
6476  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6477  *
6478  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6479  * W_i,0 is defined as:
6480  *
6481  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6482  *
6483  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6484  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6485  *
6486  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6487  * weight:
6488  *
6489  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6490  *
6491  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6492  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6493  * can also include other factors [XXX].
6494  *
6495  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6496  * directly from (1):
6497  *
6498  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6499  *
6500  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6501  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6502  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6503  *
6504  * [XXX expand on:
6505  *     - infeasible weights;
6506  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6507  *
6508  *
6509  * SCHED DOMAINS
6510  *
6511  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6512  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6513  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6514  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6515  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6516  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6517  * the groups.
6518  *
6519  * This yields:
6520  *
6521  *     log_2 n     1     n
6522  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6523  *     i = 0      2^i   2^i
6524  *                               `- size of each group
6525  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6526  *         |         `- freq
6527  *         `- sum over all levels
6528  *
6529  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6530  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6531  *
6532  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6533  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6534  *
6535  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6536  *
6537  *             log_2 n
6538  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6539  *             k = 0
6540  *
6541  * And you'll find that:
6542  *
6543  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6544  *
6545  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6546  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6547  * of:
6548  *
6549  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6550  *
6551  *
6552  * WORK CONSERVING
6553  *
6554  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6555  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6556  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6557  *
6558  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6559  * time.
6560  *
6561  * [XXX more?]
6562  *
6563  *
6564  * CGROUPS
6565  *
6566  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6567  *
6568  *                                s_k,i
6569  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6570  *                                 S_k
6571  *
6572  * Where
6573  *
6574  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6575  *
6576  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6577  *
6578  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6579  * property.
6580  *
6581  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6582  *      rewrite all of this once again.]
6583  */
6584
6585 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6586
6587 enum fbq_type { regular, remote, all };
6588
6589 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6590 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6591 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6592 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6593
6594 struct lb_env {
6595         struct sched_domain     *sd;
6596
6597         struct rq               *src_rq;
6598         int                     src_cpu;
6599
6600         int                     dst_cpu;
6601         struct rq               *dst_rq;
6602
6603         struct cpumask          *dst_grpmask;
6604         int                     new_dst_cpu;
6605         enum cpu_idle_type      idle;
6606         long                    imbalance;
6607         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6608         struct cpumask          *cpus;
6609
6610         unsigned int            flags;
6611
6612         unsigned int            loop;
6613         unsigned int            loop_break;
6614         unsigned int            loop_max;
6615
6616         enum fbq_type           fbq_type;
6617         struct list_head        tasks;
6618 };
6619
6620 /*
6621  * Is this task likely cache-hot:
6622  */
6623 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6624 {
6625         s64 delta;
6626
6627         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6628
6629         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6630                 return 0;
6631
6632         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6633                 return 0;
6634
6635         /*
6636          * Buddy candidates are cache hot:
6637          */
6638         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6639                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6640                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6641                 return 1;
6642
6643         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6644                 return 1;
6645         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6646                 return 0;
6647
6648         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6649
6650         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6651 }
6652
6653 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6654 /*
6655  * Returns 1, if task migration degrades locality
6656  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6657  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6658  */
6659 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6660 {
6661         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6662         unsigned long src_faults, dst_faults;
6663         int src_nid, dst_nid;
6664
6665         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6666                 return -1;
6667
6668         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6669                 return -1;
6670
6671         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6672         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6673
6674         if (src_nid == dst_nid)
6675                 return -1;
6676
6677         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6678         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6679                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6680                         return 1;
6681                 else
6682                         return -1;
6683         }
6684
6685         /* Encourage migration to the preferred node. */
6686         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6687                 return 0;
6688
6689         if (numa_group) {
6690                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6691                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6692         } else {
6693                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6694                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6695         }
6696
6697         return dst_faults < src_faults;
6698 }
6699
6700 #else
6701 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6702                                              struct lb_env *env)
6703 {
6704         return -1;
6705 }
6706 #endif
6707
6708 /*
6709  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6710  */
6711 static
6712 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6713 {
6714         int tsk_cache_hot;
6715
6716         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6717
6718         /*
6719          * We do not migrate tasks that are:
6720          * 1) throttled_lb_pair, or
6721          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6722          * 3) running (obviously), or
6723          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6724          */
6725         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6726                 return 0;
6727
6728         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6729                 int cpu;
6730
6731                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6732
6733                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6734
6735                 /*
6736                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6737                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6738                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6739                  *
6740                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6741                  * one in current iteration.
6742                  */
6743                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6744                         return 0;
6745
6746                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6747                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6748                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
6749                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6750                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6751                                 break;
6752                         }
6753                 }
6754
6755                 return 0;
6756         }
6757
6758         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6759         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6760
6761         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6762                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6763                 return 0;
6764         }
6765
6766         /*
6767          * Aggressive migration if:
6768          * 1) destination numa is preferred
6769          * 2) task is cache cold, or
6770          * 3) too many balance attempts have failed.
6771          */
6772         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6773         if (tsk_cache_hot == -1)
6774                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6775
6776         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6777             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6778                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6779                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
6780                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
6781                 }
6782                 return 1;
6783         }
6784
6785         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6786         return 0;
6787 }
6788
6789 /*
6790  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6791  */
6792 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6793 {
6794         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6795
6796         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6797         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
6798         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6799 }
6800
6801 /*
6802  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6803  * part of active balancing operations within "domain".
6804  *
6805  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6806  */
6807 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6808 {
6809         struct task_struct *p, *n;
6810
6811         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6812
6813         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6814                 if (!can_migrate_task(p, env))
6815                         continue;
6816
6817                 detach_task(p, env);
6818
6819                 /*
6820                  * Right now, this is only the second place where
6821                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6822                  * so we can safely collect stats here rather than
6823                  * inside detach_tasks().
6824                  */
6825                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
6826                 return p;
6827         }
6828         return NULL;
6829 }
6830
6831 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6832
6833 /*
6834  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6835  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6836  *
6837  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6838  */
6839 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6840 {
6841         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6842         struct task_struct *p;
6843         unsigned long load;
6844         int detached = 0;
6845
6846         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6847
6848         if (env->imbalance <= 0)
6849                 return 0;
6850
6851         while (!list_empty(tasks)) {
6852                 /*
6853                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6854                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6855                  */
6856                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6857                         break;
6858
6859                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6860
6861                 env->loop++;
6862                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6863                 if (env->loop > env->loop_max)
6864                         break;
6865
6866                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6867                 if (env->loop > env->loop_break) {
6868                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6869                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6870                         break;
6871                 }
6872
6873                 if (!can_migrate_task(p, env))
6874                         goto next;
6875
6876                 load = task_h_load(p);
6877
6878                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6879                         goto next;
6880
6881                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6882                         goto next;
6883
6884                 detach_task(p, env);
6885                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6886
6887                 detached++;
6888                 env->imbalance -= load;
6889
6890 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6891                 /*
6892                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6893                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6894                  * the critical section.
6895                  */
6896                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6897                         break;
6898 #endif
6899
6900                 /*
6901                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6902                  * weighted load.
6903                  */
6904                 if (env->imbalance <= 0)
6905                         break;
6906
6907                 continue;
6908 next:
6909                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6910         }
6911
6912         /*
6913          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6914          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6915          * than inside detach_one_task().
6916          */
6917         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
6918
6919         return detached;
6920 }
6921
6922 /*
6923  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6924  */
6925 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6926 {
6927         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6928
6929         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6930         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
6931         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6932         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6933 }
6934
6935 /*
6936  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6937  * its new rq.
6938  */
6939 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6940 {
6941         struct rq_flags rf;
6942
6943         rq_lock(rq, &rf);
6944         update_rq_clock(rq);
6945         attach_task(rq, p);
6946         rq_unlock(rq, &rf);
6947 }
6948
6949 /*
6950  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6951  * new rq.
6952  */
6953 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6954 {
6955         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6956         struct task_struct *p;
6957         struct rq_flags rf;
6958
6959         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
6960         update_rq_clock(env->dst_rq);
6961
6962         while (!list_empty(tasks)) {
6963                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6964                 list_del_init(&p->se.group_node);
6965
6966                 attach_task(env->dst_rq, p);
6967         }
6968
6969         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
6970 }
6971
6972 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6973 static void update_blocked_averages(int cpu)
6974 {
6975         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6976         struct cfs_rq *cfs_rq;
6977         struct rq_flags rf;
6978
6979         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
6980         update_rq_clock(rq);
6981
6982         /*
6983          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6984          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6985          */
6986         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6987                 struct sched_entity *se;
6988
6989                 /* throttled entities do not contribute to load */
6990                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6991                         continue;
6992
6993                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6994                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6995
6996                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
6997                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
6998                 if (se && !skip_blocked_update(se))
6999                         update_load_avg(se, 0);
7000         }
7001         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7002 }
7003
7004 /*
7005  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7006  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7007  * group is a fraction of its parents load.
7008  */
7009 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7010 {
7011         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7012         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7013         unsigned long now = jiffies;
7014         unsigned long load;
7015
7016         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7017                 return;
7018
7019         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7020         for_each_sched_entity(se) {
7021                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7022                 cfs_rq->h_load_next = se;
7023                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7024                         break;
7025         }
7026
7027         if (!se) {
7028                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7029                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7030         }
7031
7032         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7033                 load = cfs_rq->h_load;
7034                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7035                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7036                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7037                 cfs_rq->h_load = load;
7038                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7039         }
7040 }
7041
7042 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7043 {
7044         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7045
7046         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7047         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7048                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7049 }
7050 #else
7051 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7052 {
7053         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7054         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7055         struct rq_flags rf;
7056
7057         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7058         update_rq_clock(rq);
7059         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
7060         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7061 }
7062
7063 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7064 {
7065         return p->se.avg.load_avg;
7066 }
7067 #endif
7068
7069 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7070
7071 enum group_type {
7072         group_other = 0,
7073         group_imbalanced,
7074         group_overloaded,
7075 };
7076
7077 /*
7078  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7079  */
7080 struct sg_lb_stats {
7081         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7082         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7083         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7084         unsigned long load_per_task;
7085         unsigned long group_capacity;
7086         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7087         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7088         unsigned int idle_cpus;
7089         unsigned int group_weight;
7090         enum group_type group_type;
7091         int group_no_capacity;
7092 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7093         unsigned int nr_numa_running;
7094         unsigned int nr_preferred_running;
7095 #endif
7096 };
7097
7098 /*
7099  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7100  *               during load balancing.
7101  */
7102 struct sd_lb_stats {
7103         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7104         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7105         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7106         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7107         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7108
7109         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7110         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7111 };
7112
7113 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7114 {
7115         /*
7116          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7117          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7118          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7119          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7120          */
7121         *sds = (struct sd_lb_stats){
7122                 .busiest = NULL,
7123                 .local = NULL,
7124                 .total_load = 0UL,
7125                 .total_capacity = 0UL,
7126                 .busiest_stat = {
7127                         .avg_load = 0UL,
7128                         .sum_nr_running = 0,
7129                         .group_type = group_other,
7130                 },
7131         };
7132 }
7133
7134 /**
7135  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7136  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7137  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7138  *
7139  * Return: The load index.
7140  */
7141 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7142                                         enum cpu_idle_type idle)
7143 {
7144         int load_idx;
7145
7146         switch (idle) {
7147         case CPU_NOT_IDLE:
7148                 load_idx = sd->busy_idx;
7149                 break;
7150
7151         case CPU_NEWLY_IDLE:
7152                 load_idx = sd->newidle_idx;
7153                 break;
7154         default:
7155                 load_idx = sd->idle_idx;
7156                 break;
7157         }
7158
7159         return load_idx;
7160 }
7161
7162 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7163 {
7164         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7165         u64 total, used, age_stamp, avg;
7166         s64 delta;
7167
7168         /*
7169          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7170          * we read them once before doing sanity checks on them.
7171          */
7172         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7173         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7174         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7175
7176         if (unlikely(delta < 0))
7177                 delta = 0;
7178
7179         total = sched_avg_period() + delta;
7180
7181         used = div_u64(avg, total);
7182
7183         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7184                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7185
7186         return 1;
7187 }
7188
7189 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7190 {
7191         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7192         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7193
7194         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7195
7196         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7197         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7198
7199         if (!capacity)
7200                 capacity = 1;
7201
7202         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7203         sdg->sgc->capacity = capacity;
7204         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7205 }
7206
7207 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7208 {
7209         struct sched_domain *child = sd->child;
7210         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7211         unsigned long capacity, min_capacity;
7212         unsigned long interval;
7213
7214         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7215         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7216         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7217
7218         if (!child) {
7219                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7220                 return;
7221         }
7222
7223         capacity = 0;
7224         min_capacity = ULONG_MAX;
7225
7226         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7227                 /*
7228                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7229                  * span the current group.
7230                  */
7231
7232                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
7233                         struct sched_group_capacity *sgc;
7234                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7235
7236                         /*
7237                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7238                          * gets here before we've attached the domains to the
7239                          * runqueues.
7240                          *
7241                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7242                          * in update_cpu_capacity().
7243                          *
7244                          * This avoids capacity from being 0 and
7245                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7246                          */
7247                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7248                                 capacity += capacity_of(cpu);
7249                         } else {
7250                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7251                                 capacity += sgc->capacity;
7252                         }
7253
7254                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7255                 }
7256         } else  {
7257                 /*
7258                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7259                  * span the current group.
7260                  */
7261
7262                 group = child->groups;
7263                 do {
7264                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7265
7266                         capacity += sgc->capacity;
7267                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7268                         group = group->next;
7269                 } while (group != child->groups);
7270         }
7271
7272         sdg->sgc->capacity = capacity;
7273         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7274 }
7275
7276 /*
7277  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7278  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7279  * Return true is the capacity is reduced
7280  */
7281 static inline int
7282 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7283 {
7284         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7285                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7286 }
7287
7288 /*
7289  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7290  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7291  *
7292  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7293  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7294  * Something like:
7295  *
7296  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7297  *              *     * * *
7298  *
7299  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7300  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7301  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7302  *
7303  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7304  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7305  * moving tasks due to affinity constraints.
7306  *
7307  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7308  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7309  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7310  * to create an effective group imbalance.
7311  *
7312  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7313  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7314  * subtle and fragile situation.
7315  */
7316
7317 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7318 {
7319         return group->sgc->imbalance;
7320 }
7321
7322 /*
7323  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7324  * be used by some tasks.
7325  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7326  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7327  * available capacity for CFS tasks.
7328  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7329  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7330  * capacity in meaningful for the load balancer.
7331  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7332  * any benefit for the load balance.
7333  */
7334 static inline bool
7335 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7336 {
7337         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7338                 return true;
7339
7340         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7341                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7342                 return true;
7343
7344         return false;
7345 }
7346
7347 /*
7348  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7349  *  handle.
7350  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7351  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7352  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7353  *  false.
7354  */
7355 static inline bool
7356 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7357 {
7358         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7359                 return false;
7360
7361         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7362                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7363                 return true;
7364
7365         return false;
7366 }
7367
7368 /*
7369  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7370  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7371  */
7372 static inline bool
7373 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7374 {
7375         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7376                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7377 }
7378
7379 static inline enum
7380 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7381                           struct sg_lb_stats *sgs)
7382 {
7383         if (sgs->group_no_capacity)
7384                 return group_overloaded;
7385
7386         if (sg_imbalanced(group))
7387                 return group_imbalanced;
7388
7389         return group_other;
7390 }
7391
7392 /**
7393  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7394  * @env: The load balancing environment.
7395  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7396  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7397  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7398  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7399  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7400  */
7401 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7402                         struct sched_group *group, int load_idx,
7403                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7404                         bool *overload)
7405 {
7406         unsigned long load;
7407         int i, nr_running;
7408
7409         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7410
7411         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7412                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7413
7414                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7415                 if (local_group)
7416                         load = target_load(i, load_idx);
7417                 else
7418                         load = source_load(i, load_idx);
7419
7420                 sgs->group_load += load;
7421                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7422                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7423
7424                 nr_running = rq->nr_running;
7425                 if (nr_running > 1)
7426                         *overload = true;
7427
7428 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7429                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7430                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7431 #endif
7432                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7433                 /*
7434                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7435                  */
7436                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7437                         sgs->idle_cpus++;
7438         }
7439
7440         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7441         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7442         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7443
7444         if (sgs->sum_nr_running)
7445                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7446
7447         sgs->group_weight = group->group_weight;
7448
7449         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7450         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7451 }
7452
7453 /**
7454  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7455  * @env: The load balancing environment.
7456  * @sds: sched_domain statistics
7457  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7458  * @sgs: sched_group statistics
7459  *
7460  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7461  * busiest group.
7462  *
7463  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7464  * busiest group. %false otherwise.
7465  */
7466 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7467                                    struct sd_lb_stats *sds,
7468                                    struct sched_group *sg,
7469                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7470 {
7471         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7472
7473         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7474                 return true;
7475
7476         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7477                 return false;
7478
7479         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7480                 return false;
7481
7482         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7483                 goto asym_packing;
7484
7485         /*
7486          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7487          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7488          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7489          * power/energy consequences are not considered.
7490          */
7491         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7492             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7493                 return false;
7494
7495 asym_packing:
7496         /* This is the busiest node in its class. */
7497         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7498                 return true;
7499
7500         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
7501         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7502                 return true;
7503         /*
7504          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
7505          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
7506          * of lower priority than ourself as busy.
7507          */
7508         if (sgs->sum_nr_running &&
7509             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
7510                 if (!sds->busiest)
7511                         return true;
7512
7513                 /* Prefer to move from lowest priority cpu's work */
7514                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
7515                                       sg->asym_prefer_cpu))
7516                         return true;
7517         }
7518
7519         return false;
7520 }
7521
7522 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7523 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7524 {
7525         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7526                 return regular;
7527         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7528                 return remote;
7529         return all;
7530 }
7531
7532 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7533 {
7534         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7535                 return regular;
7536         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7537                 return remote;
7538         return all;
7539 }
7540 #else
7541 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7542 {
7543         return all;
7544 }
7545
7546 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7547 {
7548         return regular;
7549 }
7550 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7551
7552 /**
7553  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7554  * @env: The load balancing environment.
7555  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7556  */
7557 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7558 {
7559         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7560         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7561         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
7562         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7563         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7564         bool overload = false;
7565
7566         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7567                 prefer_sibling = 1;
7568
7569         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7570
7571         do {
7572                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7573                 int local_group;
7574
7575                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7576                 if (local_group) {
7577                         sds->local = sg;
7578                         sgs = local;
7579
7580                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7581                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7582                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7583                 }
7584
7585                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7586                                                 &overload);
7587
7588                 if (local_group)
7589                         goto next_group;
7590
7591                 /*
7592                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7593                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7594                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7595                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7596                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7597                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7598                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7599                  * the tasks on the system).
7600                  */
7601                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7602                     group_has_capacity(env, local) &&
7603                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
7604                         sgs->group_no_capacity = 1;
7605                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7606                 }
7607
7608                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7609                         sds->busiest = sg;
7610                         sds->busiest_stat = *sgs;
7611                 }
7612
7613 next_group:
7614                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7615                 sds->total_load += sgs->group_load;
7616                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7617
7618                 sg = sg->next;
7619         } while (sg != env->sd->groups);
7620
7621         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7622                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7623
7624         if (!env->sd->parent) {
7625                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7626                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7627                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7628         }
7629
7630 }
7631
7632 /**
7633  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7634  *                      sched domain.
7635  *
7636  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7637  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7638  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7639  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7640  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7641  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7642  *
7643  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7644  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7645  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7646  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7647  * number.
7648  *
7649  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7650  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7651  *
7652  * @env: The load balancing environment.
7653  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7654  */
7655 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7656 {
7657         int busiest_cpu;
7658
7659         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7660                 return 0;
7661
7662         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7663                 return 0;
7664
7665         if (!sds->busiest)
7666                 return 0;
7667
7668         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
7669         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
7670                 return 0;
7671
7672         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7673                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7674                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7675
7676         return 1;
7677 }
7678
7679 /**
7680  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7681  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7682  *                      load balancing.
7683  * @env: The load balancing environment.
7684  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7685  */
7686 static inline
7687 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7688 {
7689         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7690         unsigned int imbn = 2;
7691         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7692         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7693
7694         local = &sds->local_stat;
7695         busiest = &sds->busiest_stat;
7696
7697         if (!local->sum_nr_running)
7698                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7699         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7700                 imbn = 1;
7701
7702         scaled_busy_load_per_task =
7703                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7704                 busiest->group_capacity;
7705
7706         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7707             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7708                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7709                 return;
7710         }
7711
7712         /*
7713          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7714          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7715          * moving them.
7716          */
7717
7718         capa_now += busiest->group_capacity *
7719                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7720         capa_now += local->group_capacity *
7721                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7722         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7723
7724         /* Amount of load we'd subtract */
7725         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7726                 capa_move += busiest->group_capacity *
7727                             min(busiest->load_per_task,
7728                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7729         }
7730
7731         /* Amount of load we'd add */
7732         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7733             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7734                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7735                       local->group_capacity;
7736         } else {
7737                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7738                       local->group_capacity;
7739         }
7740         capa_move += local->group_capacity *
7741                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7742         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7743
7744         /* Move if we gain throughput */
7745         if (capa_move > capa_now)
7746                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7747 }
7748
7749 /**
7750  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7751  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7752  * @env: load balance environment
7753  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7754  */
7755 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7756 {
7757         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7758         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7759
7760         local = &sds->local_stat;
7761         busiest = &sds->busiest_stat;
7762
7763         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7764                 /*
7765                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7766                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7767                  */
7768                 busiest->load_per_task =
7769                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7770         }
7771
7772         /*
7773          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7774          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7775          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7776          * skipped when updating the busiest sg:
7777          */
7778         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7779             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7780                 env->imbalance = 0;
7781                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7782         }
7783
7784         /*
7785          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7786          */
7787         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7788             local->group_type   == group_overloaded) {
7789                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7790                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7791                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7792                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
7793                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7794                 } else
7795                         load_above_capacity = ~0UL;
7796         }
7797
7798         /*
7799          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7800          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7801          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7802          * we also don't want to reduce the group load below the group
7803          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7804          */
7805         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7806
7807         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7808         env->imbalance = min(
7809                 max_pull * busiest->group_capacity,
7810                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7811         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7812
7813         /*
7814          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7815          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7816          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7817          * moved
7818          */
7819         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7820                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7821 }
7822
7823 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7824
7825 /**
7826  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7827  * if there is an imbalance.
7828  *
7829  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7830  * to restore balance.
7831  *
7832  * @env: The load balancing environment.
7833  *
7834  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7835  */
7836 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7837 {
7838         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7839         struct sd_lb_stats sds;
7840
7841         init_sd_lb_stats(&sds);
7842
7843         /*
7844          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7845          * this level.
7846          */
7847         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7848         local = &sds.local_stat;
7849         busiest = &sds.busiest_stat;
7850
7851         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7852         if (check_asym_packing(env, &sds))
7853                 return sds.busiest;
7854
7855         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7856         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7857                 goto out_balanced;
7858
7859         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7860                                                 / sds.total_capacity;
7861
7862         /*
7863          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7864          * work because they assume all things are equal, which typically
7865          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7866          */
7867         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7868                 goto force_balance;
7869
7870         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7871         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7872             busiest->group_no_capacity)
7873                 goto force_balance;
7874
7875         /*
7876          * If the local group is busier than the selected busiest group
7877          * don't try and pull any tasks.
7878          */
7879         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7880                 goto out_balanced;
7881
7882         /*
7883          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7884          * average load.
7885          */
7886         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7887                 goto out_balanced;
7888
7889         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7890                 /*
7891                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7892                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7893                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7894                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7895                  * might end up to just move the imbalance on another group
7896                  */
7897                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7898                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7899                         goto out_balanced;
7900         } else {
7901                 /*
7902                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7903                  * imbalance_pct to be conservative.
7904                  */
7905                 if (100 * busiest->avg_load <=
7906                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7907                         goto out_balanced;
7908         }
7909
7910 force_balance:
7911         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7912         calculate_imbalance(env, &sds);
7913         return sds.busiest;
7914
7915 out_balanced:
7916         env->imbalance = 0;
7917         return NULL;
7918 }
7919
7920 /*
7921  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7922  */
7923 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7924                                      struct sched_group *group)
7925 {
7926         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7927         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7928         int i;
7929
7930         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7931                 unsigned long capacity, wl;
7932                 enum fbq_type rt;
7933
7934                 rq = cpu_rq(i);
7935                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7936
7937                 /*
7938                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7939                  *  - regular: there are !numa tasks
7940                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7941                  *  - all:     there is no distinction
7942                  *
7943                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7944                  * ignore those when there's better options.
7945                  *
7946                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7947                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7948                  * queue by moving tasks around inside the node.
7949                  *
7950                  * If we cannot move enough load due to this classification
7951                  * the next pass will adjust the group classification and
7952                  * allow migration of more tasks.
7953                  *
7954                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7955                  */
7956                 if (rt > env->fbq_type)
7957                         continue;
7958
7959                 capacity = capacity_of(i);
7960
7961                 wl = weighted_cpuload(i);
7962
7963                 /*
7964                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7965                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7966                  */
7967
7968                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7969                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7970                         continue;
7971
7972                 /*
7973                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7974                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7975                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7976                  * potentially running at a lower capacity.
7977                  *
7978                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7979                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7980                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7981                  * our previous maximum.
7982                  */
7983                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7984                         busiest_load = wl;
7985                         busiest_capacity = capacity;
7986                         busiest = rq;
7987                 }
7988         }
7989
7990         return busiest;
7991 }
7992
7993 /*
7994  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7995  * so long as it is large enough.
7996  */
7997 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7998
7999 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8000 {
8001         struct sched_domain *sd = env->sd;
8002
8003         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8004
8005                 /*
8006                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8007                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8008                  * highest priority CPUs.
8009                  */
8010                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8011                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8012                         return 1;
8013         }
8014
8015         /*
8016          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8017          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8018          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8019          * available on dst_cpu.
8020          */
8021         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8022             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8023                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8024                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8025                         return 1;
8026         }
8027
8028         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8029 }
8030
8031 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8032
8033 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8034 {
8035         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8036         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
8037         int cpu, balance_cpu = -1;
8038
8039         /*
8040          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8041          * to do the newly idle load balance.
8042          */
8043         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8044                 return 1;
8045
8046         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
8047         sg_mask = sched_group_mask(sg);
8048         /* Try to find first idle cpu */
8049         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
8050                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
8051                         continue;
8052
8053                 balance_cpu = cpu;
8054                 break;
8055         }
8056
8057         if (balance_cpu == -1)
8058                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8059
8060         /*
8061          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8062          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8063          */
8064         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8065 }
8066
8067 /*
8068  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8069  * tasks if there is an imbalance.
8070  */
8071 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8072                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8073                         int *continue_balancing)
8074 {
8075         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8076         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8077         struct sched_group *group;
8078         struct rq *busiest;
8079         struct rq_flags rf;
8080         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8081
8082         struct lb_env env = {
8083                 .sd             = sd,
8084                 .dst_cpu        = this_cpu,
8085                 .dst_rq         = this_rq,
8086                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
8087                 .idle           = idle,
8088                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8089                 .cpus           = cpus,
8090                 .fbq_type       = all,
8091                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8092         };
8093
8094         /*
8095          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
8096          * other cpus in our group
8097          */
8098         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8099                 env.dst_grpmask = NULL;
8100
8101         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
8102
8103         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8104
8105 redo:
8106         if (!should_we_balance(&env)) {
8107                 *continue_balancing = 0;
8108                 goto out_balanced;
8109         }
8110
8111         group = find_busiest_group(&env);
8112         if (!group) {
8113                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8114                 goto out_balanced;
8115         }
8116
8117         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8118         if (!busiest) {
8119                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8120                 goto out_balanced;
8121         }
8122
8123         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8124
8125         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8126
8127         env.src_cpu = busiest->cpu;
8128         env.src_rq = busiest;
8129
8130         ld_moved = 0;
8131         if (busiest->nr_running > 1) {
8132                 /*
8133                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8134                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8135                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8136                  * correctly treated as an imbalance.
8137                  */
8138                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8139                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8140
8141 more_balance:
8142                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8143                 update_rq_clock(busiest);
8144
8145                 /*
8146                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8147                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8148                  */
8149                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8150
8151                 /*
8152                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8153                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8154                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8155                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8156                  * See task_rq_lock() family for the details.
8157                  */
8158
8159                 rq_unlock(busiest, &rf);
8160
8161                 if (cur_ld_moved) {
8162                         attach_tasks(&env);
8163                         ld_moved += cur_ld_moved;
8164                 }
8165
8166                 local_irq_restore(rf.flags);
8167
8168                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8169                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8170                         goto more_balance;
8171                 }
8172
8173                 /*
8174                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8175                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8176                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8177                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8178                  * sched_group.
8179                  *
8180                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8181                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8182                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8183                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8184                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8185                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8186                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8187                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8188                  * This however should not happen so much in practice and
8189                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8190                  * excess load moved.
8191                  */
8192                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8193
8194                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8195                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8196
8197                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8198                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8199                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8200                         env.loop         = 0;
8201                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8202
8203                         /*
8204                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8205                          * need to continue with same src_cpu.
8206                          */
8207                         goto more_balance;
8208                 }
8209
8210                 /*
8211                  * We failed to reach balance because of affinity.
8212                  */
8213                 if (sd_parent) {
8214                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8215
8216                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8217                                 *group_imbalance = 1;
8218                 }
8219
8220                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8221                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8222                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8223                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
8224                                 env.loop = 0;
8225                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8226                                 goto redo;
8227                         }
8228                         goto out_all_pinned;
8229                 }
8230         }
8231
8232         if (!ld_moved) {
8233                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8234                 /*
8235                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8236                  * We do not want newidle balance, which can be very
8237                  * frequent, pollute the failure counter causing
8238                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8239                  */
8240                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8241                         sd->nr_balance_failed++;
8242
8243                 if (need_active_balance(&env)) {
8244                         unsigned long flags;
8245
8246                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8247
8248                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8249                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8250                          * moved to this_cpu
8251                          */
8252                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8253                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8254                                                             flags);
8255                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8256                                 goto out_one_pinned;
8257                         }
8258
8259                         /*
8260                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8261                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8262                          * only after active load balance is finished.
8263                          */
8264                         if (!busiest->active_balance) {
8265                                 busiest->active_balance = 1;
8266                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8267                                 active_balance = 1;
8268                         }
8269                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8270
8271                         if (active_balance) {
8272                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8273                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8274                                         &busiest->active_balance_work);
8275                         }
8276
8277                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8278                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8279                 }
8280         } else
8281                 sd->nr_balance_failed = 0;
8282
8283         if (likely(!active_balance)) {
8284                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8285                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8286         } else {
8287                 /*
8288                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8289                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8290                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8291                  * detach_tasks).
8292                  */
8293                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8294                         sd->balance_interval *= 2;
8295         }
8296
8297         goto out;
8298
8299 out_balanced:
8300         /*
8301          * We reach balance although we may have faced some affinity
8302          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8303          */
8304         if (sd_parent) {
8305                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8306
8307                 if (*group_imbalance)
8308                         *group_imbalance = 0;
8309         }
8310
8311 out_all_pinned:
8312         /*
8313          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8314          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8315          * can try to migrate them.
8316          */
8317         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8318
8319         sd->nr_balance_failed = 0;
8320
8321 out_one_pinned:
8322         /* tune up the balancing interval */
8323         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8324                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8325                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8326                 sd->balance_interval *= 2;
8327
8328         ld_moved = 0;
8329 out:
8330         return ld_moved;
8331 }
8332
8333 static inline unsigned long
8334 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8335 {
8336         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8337
8338         if (cpu_busy)
8339                 interval *= sd->busy_factor;
8340
8341         /* scale ms to jiffies */
8342         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8343         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8344
8345         return interval;
8346 }
8347
8348 static inline void
8349 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8350 {
8351         unsigned long interval, next;
8352
8353         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8354         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8355         next = sd->last_balance + interval;
8356
8357         if (time_after(*next_balance, next))
8358                 *next_balance = next;
8359 }
8360
8361 /*
8362  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8363  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8364  */
8365 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
8366 {
8367         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8368         int this_cpu = this_rq->cpu;
8369         struct sched_domain *sd;
8370         int pulled_task = 0;
8371         u64 curr_cost = 0;
8372
8373         /*
8374          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8375          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8376          */
8377         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8378
8379         /*
8380          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
8381          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
8382          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
8383          * re-start the picking loop.
8384          */
8385         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
8386
8387         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8388             !this_rq->rd->overload) {
8389                 rcu_read_lock();
8390                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8391                 if (sd)
8392                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8393                 rcu_read_unlock();
8394
8395                 goto out;
8396         }
8397
8398         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8399
8400         update_blocked_averages(this_cpu);
8401         rcu_read_lock();
8402         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8403                 int continue_balancing = 1;
8404                 u64 t0, domain_cost;
8405
8406                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8407                         continue;
8408
8409                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8410                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8411                         break;
8412                 }
8413
8414                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8415                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8416
8417                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8418                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8419                                                    &continue_balancing);
8420
8421                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8422                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8423                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8424
8425                         curr_cost += domain_cost;
8426                 }
8427
8428                 update_next_balance(sd, &next_balance);
8429
8430                 /*
8431                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8432                  * now runnable tasks on this rq.
8433                  */
8434                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8435                         break;
8436         }
8437         rcu_read_unlock();
8438
8439         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8440
8441         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8442                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8443
8444         /*
8445          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8446          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8447          * pretend we pulled a task.
8448          */
8449         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8450                 pulled_task = 1;
8451
8452 out:
8453         /* Move the next balance forward */
8454         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8455                 this_rq->next_balance = next_balance;
8456
8457         /* Is there a task of a high priority class? */
8458         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8459                 pulled_task = -1;
8460
8461         if (pulled_task)
8462                 this_rq->idle_stamp = 0;
8463
8464         rq_repin_lock(this_rq, rf);
8465
8466         return pulled_task;
8467 }
8468
8469 /*
8470  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8471  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8472  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8473  * avoids physical / logical imbalances.
8474  */
8475 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8476 {
8477         struct rq *busiest_rq = data;
8478         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8479         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8480         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8481         struct sched_domain *sd;
8482         struct task_struct *p = NULL;
8483         struct rq_flags rf;
8484
8485         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
8486
8487         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8488         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8489                      !busiest_rq->active_balance))
8490                 goto out_unlock;
8491
8492         /* Is there any task to move? */
8493         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8494                 goto out_unlock;
8495
8496         /*
8497          * This condition is "impossible", if it occurs
8498          * we need to fix it. Originally reported by
8499          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8500          */
8501         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8502
8503         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8504         rcu_read_lock();
8505         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8506                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8507                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8508                                 break;
8509         }
8510
8511         if (likely(sd)) {
8512                 struct lb_env env = {
8513                         .sd             = sd,
8514                         .dst_cpu        = target_cpu,
8515                         .dst_rq         = target_rq,
8516                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8517                         .src_rq         = busiest_rq,
8518                         .idle           = CPU_IDLE,
8519                 };
8520
8521                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8522                 update_rq_clock(busiest_rq);
8523
8524                 p = detach_one_task(&env);
8525                 if (p) {
8526                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8527                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8528                         sd->nr_balance_failed = 0;
8529                 } else {
8530                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8531                 }
8532         }
8533         rcu_read_unlock();
8534 out_unlock:
8535         busiest_rq->active_balance = 0;
8536         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
8537
8538         if (p)
8539                 attach_one_task(target_rq, p);
8540
8541         local_irq_enable();
8542
8543         return 0;
8544 }
8545
8546 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8547 {
8548         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8549 }
8550
8551 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8552 /*
8553  * idle load balancing details
8554  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8555  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8556  *   load balancing for all the idle CPUs.
8557  */
8558 static struct {
8559         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8560         atomic_t nr_cpus;
8561         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8562 } nohz ____cacheline_aligned;
8563
8564 static inline int find_new_ilb(void)
8565 {
8566         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8567
8568         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8569                 return ilb;
8570
8571         return nr_cpu_ids;
8572 }
8573
8574 /*
8575  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8576  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8577  * CPU (if there is one).
8578  */
8579 static void nohz_balancer_kick(void)
8580 {
8581         int ilb_cpu;
8582
8583         nohz.next_balance++;
8584
8585         ilb_cpu = find_new_ilb();
8586
8587         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8588                 return;
8589
8590         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8591                 return;
8592         /*
8593          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8594          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8595          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8596          * will be run before returning from the IPI.
8597          */
8598         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8599         return;
8600 }
8601
8602 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
8603 {
8604         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8605                 /*
8606                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8607                  */
8608                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8609                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8610                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8611                 }
8612                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8613         }
8614 }
8615
8616 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8617 {
8618         struct sched_domain *sd;
8619         int cpu = smp_processor_id();
8620
8621         rcu_read_lock();
8622         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8623
8624         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8625                 goto unlock;
8626         sd->nohz_idle = 0;
8627
8628         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8629 unlock:
8630         rcu_read_unlock();
8631 }
8632
8633 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8634 {
8635         struct sched_domain *sd;
8636         int cpu = smp_processor_id();
8637
8638         rcu_read_lock();
8639         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8640
8641         if (!sd || sd->nohz_idle)
8642                 goto unlock;
8643         sd->nohz_idle = 1;
8644
8645         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8646 unlock:
8647         rcu_read_unlock();
8648 }
8649
8650 /*
8651  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8652  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8653  */
8654 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8655 {
8656         /*
8657          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8658          */
8659         if (!cpu_active(cpu))
8660                 return;
8661
8662         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8663                 return;
8664
8665         /*
8666          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8667          */
8668         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8669                 return;
8670
8671         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8672         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8673         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8674 }
8675 #endif
8676
8677 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8678
8679 /*
8680  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8681  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8682  */
8683 void update_max_interval(void)
8684 {
8685         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8686 }
8687
8688 /*
8689  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8690  * and initiates a balancing operation if so.
8691  *
8692  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8693  */
8694 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8695 {
8696         int continue_balancing = 1;
8697         int cpu = rq->cpu;
8698         unsigned long interval;
8699         struct sched_domain *sd;
8700         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8701         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8702         int update_next_balance = 0;
8703         int need_serialize, need_decay = 0;
8704         u64 max_cost = 0;
8705
8706         update_blocked_averages(cpu);
8707
8708         rcu_read_lock();
8709         for_each_domain(cpu, sd) {
8710                 /*
8711                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8712                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8713                  */
8714                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8715                         sd->max_newidle_lb_cost =
8716                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8717                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8718                         need_decay = 1;
8719                 }
8720                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8721
8722                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8723                         continue;
8724
8725                 /*
8726                  * Stop the load balance at this level. There is another
8727                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8728                  * actively.
8729                  */
8730                 if (!continue_balancing) {
8731                         if (need_decay)
8732                                 continue;
8733                         break;
8734                 }
8735
8736                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8737
8738                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8739                 if (need_serialize) {
8740                         if (!spin_trylock(&balancing))
8741                                 goto out;
8742                 }
8743
8744                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8745                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8746                                 /*
8747                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8748                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8749                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8750                                  */
8751                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8752                         }
8753                         sd->last_balance = jiffies;
8754                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8755                 }
8756                 if (need_serialize)
8757                         spin_unlock(&balancing);
8758 out:
8759                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8760                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8761                         update_next_balance = 1;
8762                 }
8763         }
8764         if (need_decay) {
8765                 /*
8766                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8767                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8768                  */
8769                 rq->max_idle_balance_cost =
8770                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8771         }
8772         rcu_read_unlock();
8773
8774         /*
8775          * next_balance will be updated only when there is a need.
8776          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8777          * updated.
8778          */
8779         if (likely(update_next_balance)) {
8780                 rq->next_balance = next_balance;
8781
8782 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8783                 /*
8784                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8785                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8786                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8787                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8788                  * balance for itself and we need to update the
8789                  * nohz.next_balance accordingly.
8790                  */
8791                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8792                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8793 #endif
8794         }
8795 }
8796
8797 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8798 /*
8799  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8800  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8801  */
8802 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8803 {
8804         int this_cpu = this_rq->cpu;
8805         struct rq *rq;
8806         int balance_cpu;
8807         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8808         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8809         int update_next_balance = 0;
8810
8811         if (idle != CPU_IDLE ||
8812             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8813                 goto end;
8814
8815         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8816                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8817                         continue;
8818
8819                 /*
8820                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8821                  * work being done for other cpus. Next load
8822                  * balancing owner will pick it up.
8823                  */
8824                 if (need_resched())
8825                         break;
8826
8827                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8828
8829                 /*
8830                  * If time for next balance is due,
8831                  * do the balance.
8832                  */
8833                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8834                         struct rq_flags rf;
8835
8836                         rq_lock_irq(rq, &rf);
8837                         update_rq_clock(rq);
8838                         cpu_load_update_idle(rq);
8839                         rq_unlock_irq(rq, &rf);
8840
8841                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8842                 }
8843
8844                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8845                         next_balance = rq->next_balance;
8846                         update_next_balance = 1;
8847                 }
8848         }
8849
8850         /*
8851          * next_balance will be updated only when there is a need.
8852          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8853          * updated.
8854          */
8855         if (likely(update_next_balance))
8856                 nohz.next_balance = next_balance;
8857 end:
8858         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8859 }
8860
8861 /*
8862  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8863  * of an idle cpu in the system.
8864  *   - This rq has more than one task.
8865  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8866  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8867  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8868  *     multiple busy cpu.
8869  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8870  *     domain span are idle.
8871  */
8872 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8873 {
8874         unsigned long now = jiffies;
8875         struct sched_domain_shared *sds;
8876         struct sched_domain *sd;
8877         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
8878         bool kick = false;
8879
8880         if (unlikely(rq->idle_balance))
8881                 return false;
8882
8883        /*
8884         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8885         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8886         */
8887         set_cpu_sd_state_busy();
8888         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8889
8890         /*
8891          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8892          * balancing.
8893          */
8894         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8895                 return false;
8896
8897         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8898                 return false;
8899
8900         if (rq->nr_running >= 2)
8901                 return true;
8902
8903         rcu_read_lock();
8904         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
8905         if (sds) {
8906                 /*
8907                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
8908                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
8909                  */
8910                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
8911                 if (nr_busy > 1) {
8912                         kick = true;
8913                         goto unlock;
8914                 }
8915
8916         }
8917
8918         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8919         if (sd) {
8920                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8921                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8922                         kick = true;
8923                         goto unlock;
8924                 }
8925         }
8926
8927         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8928         if (sd) {
8929                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
8930                         if (i == cpu ||
8931                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
8932                                 continue;
8933
8934                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
8935                                 kick = true;
8936                                 goto unlock;
8937                         }
8938                 }
8939         }
8940 unlock:
8941         rcu_read_unlock();
8942         return kick;
8943 }
8944 #else
8945 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8946 #endif
8947
8948 /*
8949  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8950  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8951  */
8952 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8953 {
8954         struct rq *this_rq = this_rq();
8955         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8956                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8957
8958         /*
8959          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8960          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8961          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8962          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8963          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8964          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8965          */
8966         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8967         rebalance_domains(this_rq, idle);
8968 }
8969
8970 /*
8971  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8972  */
8973 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8974 {
8975         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8976         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8977                 return;
8978
8979         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8980                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8981 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8982         if (nohz_kick_needed(rq))
8983                 nohz_balancer_kick();
8984 #endif
8985 }
8986
8987 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8988 {
8989         update_sysctl();
8990
8991         update_runtime_enabled(rq);
8992 }
8993
8994 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8995 {
8996         update_sysctl();
8997
8998         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8999         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9000 }
9001
9002 #endif /* CONFIG_SMP */
9003
9004 /*
9005  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9006  */
9007 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9008 {
9009         struct cfs_rq *cfs_rq;
9010         struct sched_entity *se = &curr->se;
9011
9012         for_each_sched_entity(se) {
9013                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9014                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9015         }
9016
9017         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9018                 task_tick_numa(rq, curr);
9019 }
9020
9021 /*
9022  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9023  *  - child not yet on the tasklist
9024  *  - preemption disabled
9025  */
9026 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9027 {
9028         struct cfs_rq *cfs_rq;
9029         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9030         struct rq *rq = this_rq();
9031         struct rq_flags rf;
9032
9033         rq_lock(rq, &rf);
9034         update_rq_clock(rq);
9035
9036         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9037         curr = cfs_rq->curr;
9038         if (curr) {
9039                 update_curr(cfs_rq);
9040                 se->vruntime = curr->vruntime;
9041         }
9042         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9043
9044         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9045                 /*
9046                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9047                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9048                  */
9049                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9050                 resched_curr(rq);
9051         }
9052
9053         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9054         rq_unlock(rq, &rf);
9055 }
9056
9057 /*
9058  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9059  * the current task.
9060  */
9061 static void
9062 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9063 {
9064         if (!task_on_rq_queued(p))
9065                 return;
9066
9067         /*
9068          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9069          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9070          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9071          */
9072         if (rq->curr == p) {
9073                 if (p->prio > oldprio)
9074                         resched_curr(rq);
9075         } else
9076                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9077 }
9078
9079 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9080 {
9081         struct sched_entity *se = &p->se;
9082
9083         /*
9084          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9085          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9086          * vruntime.
9087          */
9088         if (p->on_rq)
9089                 return true;
9090
9091         /*
9092          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9093          * But there are some cases where it has already been normalized:
9094          *
9095          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9096          *   wake_up_new_task().
9097          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9098          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9099          */
9100         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9101                 return true;
9102
9103         return false;
9104 }
9105
9106 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9107 /*
9108  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9109  * visible to the root
9110  */
9111 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9112 {
9113         struct cfs_rq *cfs_rq;
9114
9115         /* Start to propagate at parent */
9116         se = se->parent;
9117
9118         for_each_sched_entity(se) {
9119                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9120
9121                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
9122                         break;
9123
9124                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9125         }
9126 }
9127 #else
9128 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9129 #endif
9130
9131 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9132 {
9133         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9134
9135         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9136         update_load_avg(se, 0);
9137         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9138         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9139         propagate_entity_cfs_rq(se);
9140 }
9141
9142 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9143 {
9144         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9145
9146 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9147         /*
9148          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9149          * class maintain depth value), reset depth properly.
9150          */
9151         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9152 #endif
9153
9154         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9155         update_load_avg(se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9156         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9157         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9158         propagate_entity_cfs_rq(se);
9159 }
9160
9161 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9162 {
9163         struct sched_entity *se = &p->se;
9164         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9165
9166         if (!vruntime_normalized(p)) {
9167                 /*
9168                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9169                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9170                  */
9171                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9172                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9173         }
9174
9175         detach_entity_cfs_rq(se);
9176 }
9177
9178 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9179 {
9180         struct sched_entity *se = &p->se;
9181         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9182
9183         attach_entity_cfs_rq(se);
9184
9185         if (!vruntime_normalized(p))
9186                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9187 }
9188
9189 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9190 {
9191         detach_task_cfs_rq(p);
9192 }
9193
9194 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9195 {
9196         attach_task_cfs_rq(p);
9197
9198         if (task_on_rq_queued(p)) {
9199                 /*
9200                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9201                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9202                  * if we can still preempt the current task.
9203                  */
9204                 if (rq->curr == p)
9205                         resched_curr(rq);
9206                 else
9207                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9208         }
9209 }
9210
9211 /* Account for a task changing its policy or group.
9212  *
9213  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9214  * migrates between groups/classes.
9215  */
9216 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9217 {
9218         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9219
9220         for_each_sched_entity(se) {
9221                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9222
9223                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9224                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9225                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9226         }
9227 }
9228
9229 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9230 {
9231         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
9232         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9233 #ifndef CONFIG_64BIT
9234         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9235 #endif
9236 #ifdef CONFIG_SMP
9237 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9238         cfs_rq->propagate_avg = 0;
9239 #endif
9240         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
9241         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
9242 #endif
9243 }
9244
9245 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9246 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
9247 {
9248         struct sched_entity *se = &p->se;
9249
9250         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9251         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9252 }
9253
9254 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9255 {
9256         detach_task_cfs_rq(p);
9257         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9258
9259 #ifdef CONFIG_SMP
9260         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9261         p->se.avg.last_update_time = 0;
9262 #endif
9263         attach_task_cfs_rq(p);
9264 }
9265
9266 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
9267 {
9268         switch (type) {
9269         case TASK_SET_GROUP:
9270                 task_set_group_fair(p);
9271                 break;
9272
9273         case TASK_MOVE_GROUP:
9274                 task_move_group_fair(p);
9275                 break;
9276         }
9277 }
9278
9279 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9280 {
9281         int i;
9282
9283         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9284
9285         for_each_possible_cpu(i) {
9286                 if (tg->cfs_rq)
9287                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9288                 if (tg->se)
9289                         kfree(tg->se[i]);
9290         }
9291
9292         kfree(tg->cfs_rq);
9293         kfree(tg->se);
9294 }
9295
9296 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9297 {
9298         struct sched_entity *se;
9299         struct cfs_rq *cfs_rq;
9300         int i;
9301
9302         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9303         if (!tg->cfs_rq)
9304                 goto err;
9305         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9306         if (!tg->se)
9307                 goto err;
9308
9309         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9310
9311         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9312
9313         for_each_possible_cpu(i) {
9314                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9315                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9316                 if (!cfs_rq)
9317                         goto err;
9318
9319                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9320                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9321                 if (!se)
9322                         goto err_free_rq;
9323
9324                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9325                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9326                 init_entity_runnable_average(se);
9327         }
9328
9329         return 1;
9330
9331 err_free_rq:
9332         kfree(cfs_rq);
9333 err:
9334         return 0;
9335 }
9336
9337 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9338 {
9339         struct sched_entity *se;
9340         struct rq *rq;
9341         int i;
9342
9343         for_each_possible_cpu(i) {
9344                 rq = cpu_rq(i);
9345                 se = tg->se[i];
9346
9347                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9348                 update_rq_clock(rq);
9349                 attach_entity_cfs_rq(se);
9350                 sync_throttle(tg, i);
9351                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9352         }
9353 }
9354
9355 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9356 {
9357         unsigned long flags;
9358         struct rq *rq;
9359         int cpu;
9360
9361         for_each_possible_cpu(cpu) {
9362                 if (tg->se[cpu])
9363                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
9364
9365                 /*
9366                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9367                  * check on_list without danger of it being re-added.
9368                  */
9369                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9370                         continue;
9371
9372                 rq = cpu_rq(cpu);
9373
9374                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9375                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9376                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9377         }
9378 }
9379
9380 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9381                         struct sched_entity *se, int cpu,
9382                         struct sched_entity *parent)
9383 {
9384         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9385
9386         cfs_rq->tg = tg;
9387         cfs_rq->rq = rq;
9388         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9389
9390         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9391         tg->se[cpu] = se;
9392
9393         /* se could be NULL for root_task_group */
9394         if (!se)
9395                 return;
9396
9397         if (!parent) {
9398                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9399                 se->depth = 0;
9400         } else {
9401                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9402                 se->depth = parent->depth + 1;
9403         }
9404
9405         se->my_q = cfs_rq;
9406         /* guarantee group entities always have weight */
9407         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9408         se->parent = parent;
9409 }
9410
9411 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9412
9413 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9414 {
9415         int i;
9416
9417         /*
9418          * We can't change the weight of the root cgroup.
9419          */
9420         if (!tg->se[0])
9421                 return -EINVAL;
9422
9423         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9424
9425         mutex_lock(&shares_mutex);
9426         if (tg->shares == shares)
9427                 goto done;
9428
9429         tg->shares = shares;
9430         for_each_possible_cpu(i) {
9431                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9432                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
9433                 struct rq_flags rf;
9434
9435                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9436                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9437                 update_rq_clock(rq);
9438                 for_each_sched_entity(se) {
9439                         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9440                         update_cfs_shares(se);
9441                 }
9442                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9443         }
9444
9445 done:
9446         mutex_unlock(&shares_mutex);
9447         return 0;
9448 }
9449 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9450
9451 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9452
9453 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9454 {
9455         return 1;
9456 }
9457
9458 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9459
9460 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9461
9462 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9463
9464
9465 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9466 {
9467         struct sched_entity *se = &task->se;
9468         unsigned int rr_interval = 0;
9469
9470         /*
9471          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9472          * idle runqueue:
9473          */
9474         if (rq->cfs.load.weight)
9475                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9476
9477         return rr_interval;
9478 }
9479
9480 /*
9481  * All the scheduling class methods:
9482  */
9483 const struct sched_class fair_sched_class = {
9484         .next                   = &idle_sched_class,
9485         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9486         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9487         .yield_task             = yield_task_fair,
9488         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9489
9490         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9491
9492         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9493         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9494
9495 #ifdef CONFIG_SMP
9496         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9497         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9498
9499         .rq_online              = rq_online_fair,
9500         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9501
9502         .task_dead              = task_dead_fair,
9503         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9504 #endif
9505
9506         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9507         .task_tick              = task_tick_fair,
9508         .task_fork              = task_fork_fair,
9509
9510         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9511         .switched_from          = switched_from_fair,
9512         .switched_to            = switched_to_fair,
9513
9514         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9515
9516         .update_curr            = update_curr_fair,
9517
9518 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9519         .task_change_group      = task_change_group_fair,
9520 #endif
9521 };
9522
9523 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9524 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9525 {
9526         struct cfs_rq *cfs_rq;
9527
9528         rcu_read_lock();
9529         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9530                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9531         rcu_read_unlock();
9532 }
9533
9534 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9535 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9536 {
9537         int node;
9538         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9539
9540         for_each_online_node(node) {
9541                 if (p->numa_faults) {
9542                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9543                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9544                 }
9545                 if (p->numa_group) {
9546                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9547                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9548                 }
9549                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9550         }
9551 }
9552 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9553 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9554
9555 __init void init_sched_fair_class(void)
9556 {
9557 #ifdef CONFIG_SMP
9558         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9559
9560 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9561         nohz.next_balance = jiffies;
9562         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9563 #endif
9564 #endif /* SMP */
9565
9566 }