Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mattst88...
[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_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
373         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
374                                  leaf_cfs_rq_list)
375
376 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
377 static inline struct cfs_rq *
378 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
379 {
380         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
381                 return se->cfs_rq;
382
383         return NULL;
384 }
385
386 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
387 {
388         return se->parent;
389 }
390
391 static void
392 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
393 {
394         int se_depth, pse_depth;
395
396         /*
397          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
398          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
399          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
400          * parent.
401          */
402
403         /* First walk up until both entities are at same depth */
404         se_depth = (*se)->depth;
405         pse_depth = (*pse)->depth;
406
407         while (se_depth > pse_depth) {
408                 se_depth--;
409                 *se = parent_entity(*se);
410         }
411
412         while (pse_depth > se_depth) {
413                 pse_depth--;
414                 *pse = parent_entity(*pse);
415         }
416
417         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
418                 *se = parent_entity(*se);
419                 *pse = parent_entity(*pse);
420         }
421 }
422
423 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
424
425 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
426 {
427         return container_of(se, struct task_struct, se);
428 }
429
430 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
431 {
432         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
433 }
434
435 #define entity_is_task(se)      1
436
437 #define for_each_sched_entity(se) \
438                 for (; se; se = NULL)
439
440 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
441 {
442         return &task_rq(p)->cfs;
443 }
444
445 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
446 {
447         struct task_struct *p = task_of(se);
448         struct rq *rq = task_rq(p);
449
450         return &rq->cfs;
451 }
452
453 /* runqueue "owned" by this group */
454 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
455 {
456         return NULL;
457 }
458
459 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
460 {
461 }
462
463 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
464 {
465 }
466
467 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
468                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
469
470 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
471 {
472         return NULL;
473 }
474
475 static inline void
476 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
477 {
478 }
479
480 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
481
482 static __always_inline
483 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
484
485 /**************************************************************
486  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
487  */
488
489 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
490 {
491         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
492         if (delta > 0)
493                 max_vruntime = vruntime;
494
495         return max_vruntime;
496 }
497
498 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
499 {
500         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
501         if (delta < 0)
502                 min_vruntime = vruntime;
503
504         return min_vruntime;
505 }
506
507 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
508                                 struct sched_entity *b)
509 {
510         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
511 }
512
513 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
514 {
515         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
516
517         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
518
519         if (curr) {
520                 if (curr->on_rq)
521                         vruntime = curr->vruntime;
522                 else
523                         curr = NULL;
524         }
525
526         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
527                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
528                                                    struct sched_entity,
529                                                    run_node);
530
531                 if (!curr)
532                         vruntime = se->vruntime;
533                 else
534                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
535         }
536
537         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
538         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
539 #ifndef CONFIG_64BIT
540         smp_wmb();
541         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
542 #endif
543 }
544
545 /*
546  * Enqueue an entity into the rb-tree:
547  */
548 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
549 {
550         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
551         struct rb_node *parent = NULL;
552         struct sched_entity *entry;
553         int leftmost = 1;
554
555         /*
556          * Find the right place in the rbtree:
557          */
558         while (*link) {
559                 parent = *link;
560                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
561                 /*
562                  * We dont care about collisions. Nodes with
563                  * the same key stay together.
564                  */
565                 if (entity_before(se, entry)) {
566                         link = &parent->rb_left;
567                 } else {
568                         link = &parent->rb_right;
569                         leftmost = 0;
570                 }
571         }
572
573         /*
574          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
575          * used):
576          */
577         if (leftmost)
578                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
579
580         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
581         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
582 }
583
584 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
585 {
586         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
587                 struct rb_node *next_node;
588
589                 next_node = rb_next(&se->run_node);
590                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
591         }
592
593         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
594 }
595
596 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
597 {
598         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
599
600         if (!left)
601                 return NULL;
602
603         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
604 }
605
606 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
607 {
608         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
609
610         if (!next)
611                 return NULL;
612
613         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
614 }
615
616 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
617 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
618 {
619         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
620
621         if (!last)
622                 return NULL;
623
624         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
625 }
626
627 /**************************************************************
628  * Scheduling class statistics methods:
629  */
630
631 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
632                 void __user *buffer, size_t *lenp,
633                 loff_t *ppos)
634 {
635         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
636         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
637
638         if (ret || !write)
639                 return ret;
640
641         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
642                                         sysctl_sched_min_granularity);
643
644 #define WRT_SYSCTL(name) \
645         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
646         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
647         WRT_SYSCTL(sched_latency);
648         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
649 #undef WRT_SYSCTL
650
651         return 0;
652 }
653 #endif
654
655 /*
656  * delta /= w
657  */
658 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
659 {
660         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
661                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
662
663         return delta;
664 }
665
666 /*
667  * The idea is to set a period in which each task runs once.
668  *
669  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
670  * this period because otherwise the slices get too small.
671  *
672  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
673  */
674 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
675 {
676         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
677                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
678         else
679                 return sysctl_sched_latency;
680 }
681
682 /*
683  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
684  * proportional to the weight.
685  *
686  * s = p*P[w/rw]
687  */
688 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
689 {
690         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
691
692         for_each_sched_entity(se) {
693                 struct load_weight *load;
694                 struct load_weight lw;
695
696                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
697                 load = &cfs_rq->load;
698
699                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
700                         lw = cfs_rq->load;
701
702                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
703                         load = &lw;
704                 }
705                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
706         }
707         return slice;
708 }
709
710 /*
711  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
712  *
713  * vs = s/w
714  */
715 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
716 {
717         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
718 }
719
720 #ifdef CONFIG_SMP
721
722 #include "sched-pelt.h"
723
724 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
725 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
726
727 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
728 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
729 {
730         struct sched_avg *sa = &se->avg;
731
732         sa->last_update_time = 0;
733         /*
734          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
735          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
736          * will definitely be update (after enqueue).
737          */
738         sa->period_contrib = 1023;
739         /*
740          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
741          * they get a chance to stabilize to their real load level.
742          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
743          * nothing has been attached to the task group yet.
744          */
745         if (entity_is_task(se))
746                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
747         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
748         /*
749          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
750          */
751         sa->util_avg = 0;
752         sa->util_sum = 0;
753         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
754 }
755
756 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
757 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
758
759 /*
760  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
761  * based on the cfs_rq's current util_avg:
762  *
763  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
764  *
765  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
766  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
767  * as when the series is a harmonic series.
768  *
769  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
770  * only 1/2 of the left utilization budget:
771  *
772  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
773  *
774  * where n denotes the nth task.
775  *
776  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
777  *
778  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
779  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
780  *
781  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
782  * if util_avg > util_avg_cap.
783  */
784 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
785 {
786         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
787         struct sched_avg *sa = &se->avg;
788         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
789
790         if (cap > 0) {
791                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
792                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
793                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
794
795                         if (sa->util_avg > cap)
796                                 sa->util_avg = cap;
797                 } else {
798                         sa->util_avg = cap;
799                 }
800                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
801         }
802
803         if (entity_is_task(se)) {
804                 struct task_struct *p = task_of(se);
805                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
806                         /*
807                          * For !fair tasks do:
808                          *
809                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
810                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
811                         switched_from_fair(rq, p);
812                          *
813                          * such that the next switched_to_fair() has the
814                          * expected state.
815                          */
816                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
817                         return;
818                 }
819         }
820
821         attach_entity_cfs_rq(se);
822 }
823
824 #else /* !CONFIG_SMP */
825 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
826 {
827 }
828 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
829 {
830 }
831 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
832 {
833 }
834 #endif /* CONFIG_SMP */
835
836 /*
837  * Update the current task's runtime statistics.
838  */
839 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
840 {
841         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
842         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
843         u64 delta_exec;
844
845         if (unlikely(!curr))
846                 return;
847
848         delta_exec = now - curr->exec_start;
849         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
850                 return;
851
852         curr->exec_start = now;
853
854         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
855                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
856
857         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
858         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
859
860         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
861         update_min_vruntime(cfs_rq);
862
863         if (entity_is_task(curr)) {
864                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
865
866                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
867                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
868                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
869         }
870
871         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
872 }
873
874 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
875 {
876         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
877 }
878
879 static inline void
880 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
881 {
882         u64 wait_start, prev_wait_start;
883
884         if (!schedstat_enabled())
885                 return;
886
887         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
888         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
889
890         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
891             likely(wait_start > prev_wait_start))
892                 wait_start -= prev_wait_start;
893
894         schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
895 }
896
897 static inline void
898 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
899 {
900         struct task_struct *p;
901         u64 delta;
902
903         if (!schedstat_enabled())
904                 return;
905
906         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
907
908         if (entity_is_task(se)) {
909                 p = task_of(se);
910                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
911                         /*
912                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
913                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
914                          * prior to migration.
915                          */
916                         schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
917                         return;
918                 }
919                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
920         }
921
922         schedstat_set(se->statistics.wait_max,
923                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
924         schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
925         schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
926         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
927 }
928
929 static inline void
930 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
931 {
932         struct task_struct *tsk = NULL;
933         u64 sleep_start, block_start;
934
935         if (!schedstat_enabled())
936                 return;
937
938         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
939         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
940
941         if (entity_is_task(se))
942                 tsk = task_of(se);
943
944         if (sleep_start) {
945                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
946
947                 if ((s64)delta < 0)
948                         delta = 0;
949
950                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
951                         schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
952
953                 schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
954                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
955
956                 if (tsk) {
957                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
958                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
959                 }
960         }
961         if (block_start) {
962                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
963
964                 if ((s64)delta < 0)
965                         delta = 0;
966
967                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
968                         schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
969
970                 schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
971                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
972
973                 if (tsk) {
974                         if (tsk->in_iowait) {
975                                 schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
976                                 schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
977                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
978                         }
979
980                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
981
982                         /*
983                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
984                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
985                          * amount of time that the task spent sleeping:
986                          */
987                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
988                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
989                                                 (void *)get_wchan(tsk),
990                                                 delta >> 20);
991                         }
992                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
993                 }
994         }
995 }
996
997 /*
998  * Task is being enqueued - update stats:
999  */
1000 static inline void
1001 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1002 {
1003         if (!schedstat_enabled())
1004                 return;
1005
1006         /*
1007          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1008          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1009          */
1010         if (se != cfs_rq->curr)
1011                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1012
1013         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1014                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1015 }
1016
1017 static inline void
1018 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1019 {
1020
1021         if (!schedstat_enabled())
1022                 return;
1023
1024         /*
1025          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1026          * waiting task:
1027          */
1028         if (se != cfs_rq->curr)
1029                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1030
1031         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1032                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1033
1034                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1035                         schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1036                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1037                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1038                         schedstat_set(se->statistics.block_start,
1039                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1040         }
1041 }
1042
1043 /*
1044  * We are picking a new current task - update its stats:
1045  */
1046 static inline void
1047 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1048 {
1049         /*
1050          * We are starting a new run period:
1051          */
1052         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1053 }
1054
1055 /**************************************************
1056  * Scheduling class queueing methods:
1057  */
1058
1059 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1060 /*
1061  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1062  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1063  * numa_balancing_scan_size.
1064  */
1065 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1066 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1067
1068 /* Portion of address space to scan in MB */
1069 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1070
1071 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1072 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1073
1074 struct numa_group {
1075         atomic_t refcount;
1076
1077         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1078         int nr_tasks;
1079         pid_t gid;
1080         int active_nodes;
1081
1082         struct rcu_head rcu;
1083         unsigned long total_faults;
1084         unsigned long max_faults_cpu;
1085         /*
1086          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1087          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1088          * more by CPU use than by memory faults.
1089          */
1090         unsigned long *faults_cpu;
1091         unsigned long faults[0];
1092 };
1093
1094 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng);
1095 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng);
1096
1097 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1098 {
1099         unsigned long rss = 0;
1100         unsigned long nr_scan_pages;
1101
1102         /*
1103          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1104          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1105          * on resident pages
1106          */
1107         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1108         rss = get_mm_rss(p->mm);
1109         if (!rss)
1110                 rss = nr_scan_pages;
1111
1112         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1113         return rss / nr_scan_pages;
1114 }
1115
1116 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1117 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1118
1119 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1120 {
1121         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1122         unsigned int scan, floor;
1123         unsigned int windows = 1;
1124
1125         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1126                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1127         floor = 1000 / windows;
1128
1129         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1130         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1131 }
1132
1133 static unsigned int task_scan_start(struct task_struct *p)
1134 {
1135         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1136         unsigned long period = smin;
1137
1138         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1139         if (p->numa_group) {
1140                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1141                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1142                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1143
1144                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1145                 period *= shared + 1;
1146                 period /= private + shared + 1;
1147         }
1148
1149         return max(smin, period);
1150 }
1151
1152 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1153 {
1154         unsigned long smin = task_scan_min(p);
1155         unsigned long smax;
1156
1157         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1158         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1159
1160         /* Scale the maximum scan period with the amount of shared memory. */
1161         if (p->numa_group) {
1162                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1163                 unsigned long shared = group_faults_shared(ng);
1164                 unsigned long private = group_faults_priv(ng);
1165                 unsigned long period = smax;
1166
1167                 period *= atomic_read(&ng->refcount);
1168                 period *= shared + 1;
1169                 period /= private + shared + 1;
1170
1171                 smax = max(smax, period);
1172         }
1173
1174         return max(smin, smax);
1175 }
1176
1177 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1178 {
1179         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1180         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1181 }
1182
1183 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1184 {
1185         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1186         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1187 }
1188
1189 /* Shared or private faults. */
1190 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1191
1192 /* Memory and CPU locality */
1193 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1194
1195 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1196 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1197
1198 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1199 {
1200         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1201 }
1202
1203 /*
1204  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1205  * occupy the first half of the array. The second half of the
1206  * array is for current counters, which are averaged into the
1207  * first set by task_numa_placement.
1208  */
1209 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1210 {
1211         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1212 }
1213
1214 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1215 {
1216         if (!p->numa_faults)
1217                 return 0;
1218
1219         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1220                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1221 }
1222
1223 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1224 {
1225         if (!p->numa_group)
1226                 return 0;
1227
1228         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1229                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1230 }
1231
1232 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1233 {
1234         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1235                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1236 }
1237
1238 static inline unsigned long group_faults_priv(struct numa_group *ng)
1239 {
1240         unsigned long faults = 0;
1241         int node;
1242
1243         for_each_online_node(node) {
1244                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
1245         }
1246
1247         return faults;
1248 }
1249
1250 static inline unsigned long group_faults_shared(struct numa_group *ng)
1251 {
1252         unsigned long faults = 0;
1253         int node;
1254
1255         for_each_online_node(node) {
1256                 faults += ng->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
1257         }
1258
1259         return faults;
1260 }
1261
1262 /*
1263  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1264  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1265  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1266  */
1267 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1268
1269 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1270 {
1271         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1272 }
1273
1274 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1275 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1276                                         int maxdist, bool task)
1277 {
1278         unsigned long score = 0;
1279         int node;
1280
1281         /*
1282          * All nodes are directly connected, and the same distance
1283          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1284          */
1285         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1286                 return 0;
1287
1288         /*
1289          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1290          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1291          */
1292         for_each_online_node(node) {
1293                 unsigned long faults;
1294                 int dist = node_distance(nid, node);
1295
1296                 /*
1297                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1298                  * for placement; nid was already counted.
1299                  */
1300                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1301                         continue;
1302
1303                 /*
1304                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1305                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1306                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1307                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1308                  * of each group. Skip other nodes.
1309                  */
1310                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1311                                         dist > maxdist)
1312                         continue;
1313
1314                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1315                 if (task)
1316                         faults = task_faults(p, node);
1317                 else
1318                         faults = group_faults(p, node);
1319
1320                 /*
1321                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1322                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1323                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1324                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1325                  * The further away a node is, the less the faults count.
1326                  * This seems to result in good task placement.
1327                  */
1328                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1329                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1330                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1331                 }
1332
1333                 score += faults;
1334         }
1335
1336         return score;
1337 }
1338
1339 /*
1340  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1341  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1342  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1343  * evenly spread out between numa nodes.
1344  */
1345 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1346                                         int dist)
1347 {
1348         unsigned long faults, total_faults;
1349
1350         if (!p->numa_faults)
1351                 return 0;
1352
1353         total_faults = p->total_numa_faults;
1354
1355         if (!total_faults)
1356                 return 0;
1357
1358         faults = task_faults(p, nid);
1359         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1360
1361         return 1000 * faults / total_faults;
1362 }
1363
1364 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1365                                          int dist)
1366 {
1367         unsigned long faults, total_faults;
1368
1369         if (!p->numa_group)
1370                 return 0;
1371
1372         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1373
1374         if (!total_faults)
1375                 return 0;
1376
1377         faults = group_faults(p, nid);
1378         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1379
1380         return 1000 * faults / total_faults;
1381 }
1382
1383 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1384                                 int src_nid, int dst_cpu)
1385 {
1386         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1387         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1388         int last_cpupid, this_cpupid;
1389
1390         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1391
1392         /*
1393          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1394          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1395          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1396          *
1397          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1398          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1399          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1400          *
1401          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1402          * same result twice in a row, given these samples are fully
1403          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1404          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1405          *
1406          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1407          * act on an unlikely task<->page relation.
1408          */
1409         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1410         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1411                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1412                 return false;
1413
1414         /* Always allow migrate on private faults */
1415         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1416                 return true;
1417
1418         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1419         if (!ng)
1420                 return true;
1421
1422         /*
1423          * Destination node is much more heavily used than the source
1424          * node? Allow migration.
1425          */
1426         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1427                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1428                 return true;
1429
1430         /*
1431          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1432          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1433          *
1434          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1435          * --------------- * - > ---------------
1436          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1437          */
1438         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1439                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1440 }
1441
1442 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq);
1443 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1444 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1445 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1446
1447 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1448 struct numa_stats {
1449         unsigned long nr_running;
1450         unsigned long load;
1451
1452         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1453         unsigned long compute_capacity;
1454
1455         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1456         unsigned long task_capacity;
1457         int has_free_capacity;
1458 };
1459
1460 /*
1461  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1462  */
1463 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1464 {
1465         int smt, cpu, cpus = 0;
1466         unsigned long capacity;
1467
1468         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1469         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1470                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1471
1472                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1473                 ns->load += weighted_cpuload(rq);
1474                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1475
1476                 cpus++;
1477         }
1478
1479         /*
1480          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1481          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1482          * not find this node attractive.
1483          *
1484          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1485          * imbalance and bail there.
1486          */
1487         if (!cpus)
1488                 return;
1489
1490         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1491         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1492         capacity = cpus / smt; /* cores */
1493
1494         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1495                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1496         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1497 }
1498
1499 struct task_numa_env {
1500         struct task_struct *p;
1501
1502         int src_cpu, src_nid;
1503         int dst_cpu, dst_nid;
1504
1505         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1506
1507         int imbalance_pct;
1508         int dist;
1509
1510         struct task_struct *best_task;
1511         long best_imp;
1512         int best_cpu;
1513 };
1514
1515 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1516                              struct task_struct *p, long imp)
1517 {
1518         if (env->best_task)
1519                 put_task_struct(env->best_task);
1520         if (p)
1521                 get_task_struct(p);
1522
1523         env->best_task = p;
1524         env->best_imp = imp;
1525         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1526 }
1527
1528 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1529                                 struct task_numa_env *env)
1530 {
1531         long imb, old_imb;
1532         long orig_src_load, orig_dst_load;
1533         long src_capacity, dst_capacity;
1534
1535         /*
1536          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1537          *
1538          * src_load        dst_load
1539          * ------------ vs ---------
1540          * src_capacity    dst_capacity
1541          */
1542         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1543         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1544
1545         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1546         if (dst_load < src_load)
1547                 swap(dst_load, src_load);
1548
1549         /* Is the difference below the threshold? */
1550         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1551               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1552         if (imb <= 0)
1553                 return false;
1554
1555         /*
1556          * The imbalance is above the allowed threshold.
1557          * Compare it with the old imbalance.
1558          */
1559         orig_src_load = env->src_stats.load;
1560         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1561
1562         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1563                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1564
1565         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1566                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1567
1568         /* Would this change make things worse? */
1569         return (imb > old_imb);
1570 }
1571
1572 /*
1573  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1574  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1575  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1576  * be exchanged with the source task
1577  */
1578 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1579                               long taskimp, long groupimp)
1580 {
1581         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1582         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1583         struct task_struct *cur;
1584         long src_load, dst_load;
1585         long load;
1586         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1587         long moveimp = imp;
1588         int dist = env->dist;
1589
1590         rcu_read_lock();
1591         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1592         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1593                 cur = NULL;
1594
1595         /*
1596          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1597          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1598          */
1599         if (cur == env->p)
1600                 goto unlock;
1601
1602         /*
1603          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1604          * source and destination node. Calculate the total differential for
1605          * the source task and potential destination task. The more negative
1606          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1607          * be incurred if the tasks were swapped.
1608          */
1609         if (cur) {
1610                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1611                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1612                         goto unlock;
1613
1614                 /*
1615                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1616                  * in any group then look only at task weights.
1617                  */
1618                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1619                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1620                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1621                         /*
1622                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1623                          * tasks within a group over tiny differences.
1624                          */
1625                         if (cur->numa_group)
1626                                 imp -= imp/16;
1627                 } else {
1628                         /*
1629                          * Compare the group weights. If a task is all by
1630                          * itself (not part of a group), use the task weight
1631                          * instead.
1632                          */
1633                         if (cur->numa_group)
1634                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1635                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1636                         else
1637                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1638                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1639                 }
1640         }
1641
1642         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1643                 goto unlock;
1644
1645         if (!cur) {
1646                 /* Is there capacity at our destination? */
1647                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1648                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1649                         goto unlock;
1650
1651                 goto balance;
1652         }
1653
1654         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1655         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1656                         dst_rq->nr_running == 1)
1657                 goto assign;
1658
1659         /*
1660          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1661          */
1662 balance:
1663         load = task_h_load(env->p);
1664         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1665         src_load = env->src_stats.load - load;
1666
1667         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1668                 /*
1669                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1670                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1671                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1672                  * so an actually idle CPU will win.
1673                  */
1674                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1675                         imp = moveimp - 1;
1676                         cur = NULL;
1677                         goto assign;
1678                 }
1679         }
1680
1681         if (imp <= env->best_imp)
1682                 goto unlock;
1683
1684         if (cur) {
1685                 load = task_h_load(cur);
1686                 dst_load -= load;
1687                 src_load += load;
1688         }
1689
1690         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1691                 goto unlock;
1692
1693         /*
1694          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1695          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1696          */
1697         if (!cur) {
1698                 /*
1699                  * select_idle_siblings() uses an per-cpu cpumask that
1700                  * can be used from IRQ context.
1701                  */
1702                 local_irq_disable();
1703                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1704                                                    env->dst_cpu);
1705                 local_irq_enable();
1706         }
1707
1708 assign:
1709         task_numa_assign(env, cur, imp);
1710 unlock:
1711         rcu_read_unlock();
1712 }
1713
1714 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1715                                 long taskimp, long groupimp)
1716 {
1717         int cpu;
1718
1719         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1720                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1721                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1722                         continue;
1723
1724                 env->dst_cpu = cpu;
1725                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1726         }
1727 }
1728
1729 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1730 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1731 {
1732         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1733         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1734
1735         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1736                 return false;
1737
1738         /*
1739          * Only consider a task move if the source has a higher load
1740          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1741          *
1742          *      src->load                dst->load
1743          * --------------------- vs ---------------------
1744          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1745          */
1746         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1747
1748             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1749                 return true;
1750
1751         return false;
1752 }
1753
1754 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1755 {
1756         struct task_numa_env env = {
1757                 .p = p,
1758
1759                 .src_cpu = task_cpu(p),
1760                 .src_nid = task_node(p),
1761
1762                 .imbalance_pct = 112,
1763
1764                 .best_task = NULL,
1765                 .best_imp = 0,
1766                 .best_cpu = -1,
1767         };
1768         struct sched_domain *sd;
1769         unsigned long taskweight, groupweight;
1770         int nid, ret, dist;
1771         long taskimp, groupimp;
1772
1773         /*
1774          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1775          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1776          *
1777          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1778          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1779          * to satisfy here.
1780          */
1781         rcu_read_lock();
1782         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1783         if (sd)
1784                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1785         rcu_read_unlock();
1786
1787         /*
1788          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1789          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1790          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1791          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1792          */
1793         if (unlikely(!sd)) {
1794                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1795                 return -EINVAL;
1796         }
1797
1798         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1799         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1800         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1801         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1802         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1803         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1804         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1805         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1806
1807         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1808         if (numa_has_capacity(&env))
1809                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1810
1811         /*
1812          * Look at other nodes in these cases:
1813          * - there is no space available on the preferred_nid
1814          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1815          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1816          *   we need to check other locations.
1817          */
1818         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1819                 for_each_online_node(nid) {
1820                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1821                                 continue;
1822
1823                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1824                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1825                                                 dist != env.dist) {
1826                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1827                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1828                         }
1829
1830                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1831                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1832                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1833                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1834                                 continue;
1835
1836                         env.dist = dist;
1837                         env.dst_nid = nid;
1838                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1839                         if (numa_has_capacity(&env))
1840                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1841                 }
1842         }
1843
1844         /*
1845          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1846          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1847          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1848          * settle down.
1849          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1850          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1851          */
1852         if (p->numa_group) {
1853                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1854
1855                 if (env.best_cpu == -1)
1856                         nid = env.src_nid;
1857                 else
1858                         nid = env.dst_nid;
1859
1860                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1861                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1862         }
1863
1864         /* No better CPU than the current one was found. */
1865         if (env.best_cpu == -1)
1866                 return -EAGAIN;
1867
1868         /*
1869          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1870          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1871          */
1872         p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
1873
1874         if (env.best_task == NULL) {
1875                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1876                 if (ret != 0)
1877                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1878                 return ret;
1879         }
1880
1881         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1882         if (ret != 0)
1883                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1884         put_task_struct(env.best_task);
1885         return ret;
1886 }
1887
1888 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1889 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1890 {
1891         unsigned long interval = HZ;
1892
1893         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1894         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1895                 return;
1896
1897         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1898         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1899         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1900
1901         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1902         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1903                 return;
1904
1905         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1906         task_numa_migrate(p);
1907 }
1908
1909 /*
1910  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1911  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1912  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1913  * located.
1914  */
1915 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1916 {
1917         unsigned long faults, max_faults = 0;
1918         int nid, active_nodes = 0;
1919
1920         for_each_online_node(nid) {
1921                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1922                 if (faults > max_faults)
1923                         max_faults = faults;
1924         }
1925
1926         for_each_online_node(nid) {
1927                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1928                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1929                         active_nodes++;
1930         }
1931
1932         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1933         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1934 }
1935
1936 /*
1937  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1938  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1939  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1940  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1941  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1942  */
1943 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1944 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1945
1946 /*
1947  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1948  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1949  * the page accesses are shared with other processes.
1950  * Otherwise, decrease the scan period.
1951  */
1952 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1953                         unsigned long shared, unsigned long private)
1954 {
1955         unsigned int period_slot;
1956         int lr_ratio, ps_ratio;
1957         int diff;
1958
1959         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1960         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1961
1962         /*
1963          * If there were no record hinting faults then either the task is
1964          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1965          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1966          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1967          * node is overloaded. In either case, scan slower
1968          */
1969         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1970                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1971                         p->numa_scan_period << 1);
1972
1973                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1974                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1975
1976                 return;
1977         }
1978
1979         /*
1980          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1981          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1982          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1983          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1984          */
1985         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1986         lr_ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1987         ps_ratio = (private * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (private + shared);
1988
1989         if (ps_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1990                 /*
1991                  * Most memory accesses are local. There is no need to
1992                  * do fast NUMA scanning, since memory is already local.
1993                  */
1994                 int slot = ps_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1995                 if (!slot)
1996                         slot = 1;
1997                 diff = slot * period_slot;
1998         } else if (lr_ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1999                 /*
2000                  * Most memory accesses are shared with other tasks.
2001                  * There is no point in continuing fast NUMA scanning,
2002                  * since other tasks may just move the memory elsewhere.
2003                  */
2004                 int slot = lr_ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
2005                 if (!slot)
2006                         slot = 1;
2007                 diff = slot * period_slot;
2008         } else {
2009                 /*
2010                  * Private memory faults exceed (SLOTS-THRESHOLD)/SLOTS,
2011                  * yet they are not on the local NUMA node. Speed up
2012                  * NUMA scanning to get the memory moved over.
2013                  */
2014                 int ratio = max(lr_ratio, ps_ratio);
2015                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
2016         }
2017
2018         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
2019                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
2020         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2021 }
2022
2023 /*
2024  * Get the fraction of time the task has been running since the last
2025  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
2026  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
2027  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
2028  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
2029  */
2030 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
2031 {
2032         u64 runtime, delta, now;
2033         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
2034         now = p->se.exec_start;
2035         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2036
2037         if (p->last_task_numa_placement) {
2038                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
2039                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
2040         } else {
2041                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
2042                 *period = LOAD_AVG_MAX;
2043         }
2044
2045         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
2046         p->last_task_numa_placement = now;
2047
2048         return delta;
2049 }
2050
2051 /*
2052  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
2053  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
2054  * otherwise workloads might not converge.
2055  */
2056 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
2057 {
2058         nodemask_t nodes;
2059         int dist;
2060
2061         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
2062         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
2063                 return nid;
2064
2065         /*
2066          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
2067          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2068          * both the node itself, and on nearby nodes.
2069          */
2070         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2071                 unsigned long score, max_score = 0;
2072                 int node, max_node = nid;
2073
2074                 dist = sched_max_numa_distance;
2075
2076                 for_each_online_node(node) {
2077                         score = group_weight(p, node, dist);
2078                         if (score > max_score) {
2079                                 max_score = score;
2080                                 max_node = node;
2081                         }
2082                 }
2083                 return max_node;
2084         }
2085
2086         /*
2087          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2088          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2089          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2090          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2091          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2092          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2093          * keep the complexity of the search down.
2094          */
2095         nodes = node_online_map;
2096         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2097                 unsigned long max_faults = 0;
2098                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2099                 int a, b;
2100
2101                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2102                 if (!find_numa_distance(dist))
2103                         continue;
2104
2105                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2106                         unsigned long faults = 0;
2107                         nodemask_t this_group;
2108                         nodes_clear(this_group);
2109
2110                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2111                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2112                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2113                                         faults += group_faults(p, b);
2114                                         node_set(b, this_group);
2115                                         node_clear(b, nodes);
2116                                 }
2117                         }
2118
2119                         /* Remember the top group. */
2120                         if (faults > max_faults) {
2121                                 max_faults = faults;
2122                                 max_group = this_group;
2123                                 /*
2124                                  * subtle: at the smallest distance there is
2125                                  * just one node left in each "group", the
2126                                  * winner is the preferred nid.
2127                                  */
2128                                 nid = a;
2129                         }
2130                 }
2131                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2132                 if (!max_faults)
2133                         break;
2134                 nodes = max_group;
2135         }
2136         return nid;
2137 }
2138
2139 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2140 {
2141         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2142         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2143         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2144         unsigned long total_faults;
2145         u64 runtime, period;
2146         spinlock_t *group_lock = NULL;
2147
2148         /*
2149          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2150          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2151          * that the field is read in a single access:
2152          */
2153         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2154         if (p->numa_scan_seq == seq)
2155                 return;
2156         p->numa_scan_seq = seq;
2157         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2158
2159         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2160                        p->numa_faults_locality[1];
2161         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2162
2163         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2164         if (p->numa_group) {
2165                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2166                 spin_lock_irq(group_lock);
2167         }
2168
2169         /* Find the node with the highest number of faults */
2170         for_each_online_node(nid) {
2171                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2172                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2173                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2174                 int priv;
2175
2176                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2177                         long diff, f_diff, f_weight;
2178
2179                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2180                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2181                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2182                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2183
2184                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2185                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2186                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2187                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2188
2189                         /*
2190                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2191                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2192                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2193                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2194                          * faults are less important.
2195                          */
2196                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2197                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2198                                    (total_faults + 1);
2199                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2200                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2201
2202                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2203                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2204                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2205                         p->total_numa_faults += diff;
2206                         if (p->numa_group) {
2207                                 /*
2208                                  * safe because we can only change our own group
2209                                  *
2210                                  * mem_idx represents the offset for a given
2211                                  * nid and priv in a specific region because it
2212                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2213                                  */
2214                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2215                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2216                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2217                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2218                         }
2219                 }
2220
2221                 if (faults > max_faults) {
2222                         max_faults = faults;
2223                         max_nid = nid;
2224                 }
2225
2226                 if (group_faults > max_group_faults) {
2227                         max_group_faults = group_faults;
2228                         max_group_nid = nid;
2229                 }
2230         }
2231
2232         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2233
2234         if (p->numa_group) {
2235                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2236                 spin_unlock_irq(group_lock);
2237                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2238         }
2239
2240         if (max_faults) {
2241                 /* Set the new preferred node */
2242                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2243                         sched_setnuma(p, max_nid);
2244
2245                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2246                         numa_migrate_preferred(p);
2247         }
2248 }
2249
2250 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2251 {
2252         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2253 }
2254
2255 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2256 {
2257         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2258                 kfree_rcu(grp, rcu);
2259 }
2260
2261 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2262                         int *priv)
2263 {
2264         struct numa_group *grp, *my_grp;
2265         struct task_struct *tsk;
2266         bool join = false;
2267         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2268         int i;
2269
2270         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2271                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2272                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2273
2274                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2275                 if (!grp)
2276                         return;
2277
2278                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2279                 grp->active_nodes = 1;
2280                 grp->max_faults_cpu = 0;
2281                 spin_lock_init(&grp->lock);
2282                 grp->gid = p->pid;
2283                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2284                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2285                                                 nr_node_ids;
2286
2287                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2288                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2289
2290                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2291
2292                 grp->nr_tasks++;
2293                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2294         }
2295
2296         rcu_read_lock();
2297         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2298
2299         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2300                 goto no_join;
2301
2302         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2303         if (!grp)
2304                 goto no_join;
2305
2306         my_grp = p->numa_group;
2307         if (grp == my_grp)
2308                 goto no_join;
2309
2310         /*
2311          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2312          * the other task will join us.
2313          */
2314         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2315                 goto no_join;
2316
2317         /*
2318          * Tie-break on the grp address.
2319          */
2320         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2321                 goto no_join;
2322
2323         /* Always join threads in the same process. */
2324         if (tsk->mm == current->mm)
2325                 join = true;
2326
2327         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2328         if (flags & TNF_SHARED)
2329                 join = true;
2330
2331         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2332         *priv = !join;
2333
2334         if (join && !get_numa_group(grp))
2335                 goto no_join;
2336
2337         rcu_read_unlock();
2338
2339         if (!join)
2340                 return;
2341
2342         BUG_ON(irqs_disabled());
2343         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2344
2345         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2346                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2347                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2348         }
2349         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2350         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2351
2352         my_grp->nr_tasks--;
2353         grp->nr_tasks++;
2354
2355         spin_unlock(&my_grp->lock);
2356         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2357
2358         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2359
2360         put_numa_group(my_grp);
2361         return;
2362
2363 no_join:
2364         rcu_read_unlock();
2365         return;
2366 }
2367
2368 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2369 {
2370         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2371         void *numa_faults = p->numa_faults;
2372         unsigned long flags;
2373         int i;
2374
2375         if (grp) {
2376                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2377                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2378                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2379                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2380
2381                 grp->nr_tasks--;
2382                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2383                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2384                 put_numa_group(grp);
2385         }
2386
2387         p->numa_faults = NULL;
2388         kfree(numa_faults);
2389 }
2390
2391 /*
2392  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2393  */
2394 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2395 {
2396         struct task_struct *p = current;
2397         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2398         int cpu_node = task_node(current);
2399         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2400         struct numa_group *ng;
2401         int priv;
2402
2403         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2404                 return;
2405
2406         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2407         if (!p->mm)
2408                 return;
2409
2410         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2411         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2412                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2413                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2414
2415                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2416                 if (!p->numa_faults)
2417                         return;
2418
2419                 p->total_numa_faults = 0;
2420                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2421         }
2422
2423         /*
2424          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2425          * to be private if the accessing pid has not changed
2426          */
2427         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2428                 priv = 1;
2429         } else {
2430                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2431                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2432                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2433         }
2434
2435         /*
2436          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2437          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2438          * actively using should be counted as local. This allows the
2439          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2440          */
2441         ng = p->numa_group;
2442         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2443                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2444                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2445                 local = 1;
2446
2447         task_numa_placement(p);
2448
2449         /*
2450          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2451          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2452          */
2453         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2454                 numa_migrate_preferred(p);
2455
2456         if (migrated)
2457                 p->numa_pages_migrated += pages;
2458         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2459                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2460
2461         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2462         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2463         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2464 }
2465
2466 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2467 {
2468         /*
2469          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2470          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2471          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2472          * much of an issue though, since this is just used for
2473          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2474          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2475          */
2476         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2477         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2478 }
2479
2480 /*
2481  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2482  * Triggered from task_tick_numa().
2483  */
2484 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2485 {
2486         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2487         struct task_struct *p = current;
2488         struct mm_struct *mm = p->mm;
2489         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2490         struct vm_area_struct *vma;
2491         unsigned long start, end;
2492         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2493         long pages, virtpages;
2494
2495         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2496
2497         work->next = work; /* protect against double add */
2498         /*
2499          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2500          *
2501          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2502          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2503          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2504          * work.
2505          */
2506         if (p->flags & PF_EXITING)
2507                 return;
2508
2509         if (!mm->numa_next_scan) {
2510                 mm->numa_next_scan = now +
2511                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2512         }
2513
2514         /*
2515          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2516          */
2517         migrate = mm->numa_next_scan;
2518         if (time_before(now, migrate))
2519                 return;
2520
2521         if (p->numa_scan_period == 0) {
2522                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2523                 p->numa_scan_period = task_scan_start(p);
2524         }
2525
2526         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2527         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2528                 return;
2529
2530         /*
2531          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2532          * the next time around.
2533          */
2534         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2535
2536         start = mm->numa_scan_offset;
2537         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2538         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2539         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2540         if (!pages)
2541                 return;
2542
2543
2544         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2545                 return;
2546         vma = find_vma(mm, start);
2547         if (!vma) {
2548                 reset_ptenuma_scan(p);
2549                 start = 0;
2550                 vma = mm->mmap;
2551         }
2552         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2553                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2554                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2555                         continue;
2556                 }
2557
2558                 /*
2559                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2560                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2561                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2562                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2563                  */
2564                 if (!vma->vm_mm ||
2565                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2566                         continue;
2567
2568                 /*
2569                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2570                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2571                  */
2572                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2573                         continue;
2574
2575                 do {
2576                         start = max(start, vma->vm_start);
2577                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2578                         end = min(end, vma->vm_end);
2579                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2580
2581                         /*
2582                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2583                          * hpages that have at least one present PTE that
2584                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2585                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2586                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2587                          * areas faster.
2588                          */
2589                         if (nr_pte_updates)
2590                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2591                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2592
2593                         start = end;
2594                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2595                                 goto out;
2596
2597                         cond_resched();
2598                 } while (end != vma->vm_end);
2599         }
2600
2601 out:
2602         /*
2603          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2604          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2605          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2606          * scanner to the start so check it now.
2607          */
2608         if (vma)
2609                 mm->numa_scan_offset = start;
2610         else
2611                 reset_ptenuma_scan(p);
2612         up_read(&mm->mmap_sem);
2613
2614         /*
2615          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2616          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2617          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2618          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2619          */
2620         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2621                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2622                 p->node_stamp += 32 * diff;
2623         }
2624 }
2625
2626 /*
2627  * Drive the periodic memory faults..
2628  */
2629 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2630 {
2631         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2632         u64 period, now;
2633
2634         /*
2635          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2636          */
2637         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2638                 return;
2639
2640         /*
2641          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2642          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2643          * task needs to have done some actual work before we bother with
2644          * NUMA placement.
2645          */
2646         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2647         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2648
2649         if (now > curr->node_stamp + period) {
2650                 if (!curr->node_stamp)
2651                         curr->numa_scan_period = task_scan_start(curr);
2652                 curr->node_stamp += period;
2653
2654                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2655                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2656                         task_work_add(curr, work, true);
2657                 }
2658         }
2659 }
2660
2661 #else
2662 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2663 {
2664 }
2665
2666 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2667 {
2668 }
2669
2670 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2671 {
2672 }
2673
2674 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2675
2676 static void
2677 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2678 {
2679         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2680         if (!parent_entity(se))
2681                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2682 #ifdef CONFIG_SMP
2683         if (entity_is_task(se)) {
2684                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2685
2686                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2687                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2688         }
2689 #endif
2690         cfs_rq->nr_running++;
2691 }
2692
2693 static void
2694 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2695 {
2696         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2697         if (!parent_entity(se))
2698                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2699 #ifdef CONFIG_SMP
2700         if (entity_is_task(se)) {
2701                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2702                 list_del_init(&se->group_node);
2703         }
2704 #endif
2705         cfs_rq->nr_running--;
2706 }
2707
2708 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2709 # ifdef CONFIG_SMP
2710 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2711 {
2712         long tg_weight, load, shares;
2713
2714         /*
2715          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2716          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2717          * the shares for small weight interactive tasks.
2718          */
2719         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2720
2721         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2722
2723         /* Ensure tg_weight >= load */
2724         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2725         tg_weight += load;
2726
2727         shares = (tg->shares * load);
2728         if (tg_weight)
2729                 shares /= tg_weight;
2730
2731         /*
2732          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2733          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2734          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2735          * the group on a CPU.
2736          *
2737          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2738          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2739          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2740          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2741          * instead of 0.
2742          */
2743         if (shares < MIN_SHARES)
2744                 shares = MIN_SHARES;
2745         if (shares > tg->shares)
2746                 shares = tg->shares;
2747
2748         return shares;
2749 }
2750 # else /* CONFIG_SMP */
2751 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2752 {
2753         return tg->shares;
2754 }
2755 # endif /* CONFIG_SMP */
2756
2757 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2758                             unsigned long weight)
2759 {
2760         if (se->on_rq) {
2761                 /* commit outstanding execution time */
2762                 if (cfs_rq->curr == se)
2763                         update_curr(cfs_rq);
2764                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2765         }
2766
2767         update_load_set(&se->load, weight);
2768
2769         if (se->on_rq)
2770                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2771 }
2772
2773 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2774
2775 static void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2776 {
2777         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2778         struct task_group *tg;
2779         long shares;
2780
2781         if (!cfs_rq)
2782                 return;
2783
2784         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
2785                 return;
2786
2787         tg = cfs_rq->tg;
2788
2789 #ifndef CONFIG_SMP
2790         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2791                 return;
2792 #endif
2793         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2794
2795         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2796 }
2797
2798 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2799 static inline void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2800 {
2801 }
2802 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2803
2804 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2805 {
2806         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
2807                 /*
2808                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2809                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2810                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2811                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2812                  * the next tick/schedule should update.
2813                  *
2814                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2815                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2816                  * number include things like RT tasks.
2817                  *
2818                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2819                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2820                  *
2821                  * See cpu_util().
2822                  */
2823                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
2824         }
2825 }
2826
2827 #ifdef CONFIG_SMP
2828 /*
2829  * Approximate:
2830  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2831  */
2832 static u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2833 {
2834         unsigned int local_n;
2835
2836         if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2837                 return 0;
2838
2839         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2840         local_n = n;
2841
2842         /*
2843          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2844          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2845          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2846          *
2847          * To achieve constant time decay_load.
2848          */
2849         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2850                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2851                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2852         }
2853
2854         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2855         return val;
2856 }
2857
2858 static u32 __accumulate_pelt_segments(u64 periods, u32 d1, u32 d3)
2859 {
2860         u32 c1, c2, c3 = d3; /* y^0 == 1 */
2861
2862         /*
2863          * c1 = d1 y^p
2864          */
2865         c1 = decay_load((u64)d1, periods);
2866
2867         /*
2868          *            p-1
2869          * c2 = 1024 \Sum y^n
2870          *            n=1
2871          *
2872          *              inf        inf
2873          *    = 1024 ( \Sum y^n - \Sum y^n - y^0 )
2874          *              n=0        n=p
2875          */
2876         c2 = LOAD_AVG_MAX - decay_load(LOAD_AVG_MAX, periods) - 1024;
2877
2878         return c1 + c2 + c3;
2879 }
2880
2881 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2882
2883 /*
2884  * Accumulate the three separate parts of the sum; d1 the remainder
2885  * of the last (incomplete) period, d2 the span of full periods and d3
2886  * the remainder of the (incomplete) current period.
2887  *
2888  *           d1          d2           d3
2889  *           ^           ^            ^
2890  *           |           |            |
2891  *         |<->|<----------------->|<--->|
2892  * ... |---x---|------| ... |------|-----x (now)
2893  *
2894  *                           p-1
2895  * u' = (u + d1) y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0
2896  *                           n=1
2897  *
2898  *    = u y^p +                                 (Step 1)
2899  *
2900  *                     p-1
2901  *      d1 y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0         (Step 2)
2902  *                     n=1
2903  */
2904 static __always_inline u32
2905 accumulate_sum(u64 delta, int cpu, struct sched_avg *sa,
2906                unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2907 {
2908         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2909         u32 contrib = (u32)delta; /* p == 0 -> delta < 1024 */
2910         u64 periods;
2911
2912         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2913         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2914
2915         delta += sa->period_contrib;
2916         periods = delta / 1024; /* A period is 1024us (~1ms) */
2917
2918         /*
2919          * Step 1: decay old *_sum if we crossed period boundaries.
2920          */
2921         if (periods) {
2922                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods);
2923                 if (cfs_rq) {
2924                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2925                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods);
2926                 }
2927                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods);
2928
2929                 /*
2930                  * Step 2
2931                  */
2932                 delta %= 1024;
2933                 contrib = __accumulate_pelt_segments(periods,
2934                                 1024 - sa->period_contrib, delta);
2935         }
2936         sa->period_contrib = delta;
2937
2938         contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2939         if (weight) {
2940                 sa->load_sum += weight * contrib;
2941                 if (cfs_rq)
2942                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2943         }
2944         if (running)
2945                 sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2946
2947         return periods;
2948 }
2949
2950 /*
2951  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2952  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2953  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2954  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2955  *
2956  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2957  *      p0            p1           p2
2958  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2959  *
2960  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2961  *
2962  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2963  * following representation of historical load:
2964  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2965  *
2966  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2967  *   y^32 = 0.5
2968  *
2969  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2970  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2971  * (u_0).
2972  *
2973  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2974  * sum again by y is sufficient to update:
2975  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2976  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2977  */
2978 static __always_inline int
2979 ___update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2980                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2981 {
2982         u64 delta;
2983
2984         delta = now - sa->last_update_time;
2985         /*
2986          * This should only happen when time goes backwards, which it
2987          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2988          */
2989         if ((s64)delta < 0) {
2990                 sa->last_update_time = now;
2991                 return 0;
2992         }
2993
2994         /*
2995          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2996          * approximation of 1us and fast to compute.
2997          */
2998         delta >>= 10;
2999         if (!delta)
3000                 return 0;
3001
3002         sa->last_update_time += delta << 10;
3003
3004         /*
3005          * running is a subset of runnable (weight) so running can't be set if
3006          * runnable is clear. But there are some corner cases where the current
3007          * se has been already dequeued but cfs_rq->curr still points to it.
3008          * This means that weight will be 0 but not running for a sched_entity
3009          * but also for a cfs_rq if the latter becomes idle. As an example,
3010          * this happens during idle_balance() which calls
3011          * update_blocked_averages()
3012          */
3013         if (!weight)
3014                 running = 0;
3015
3016         /*
3017          * Now we know we crossed measurement unit boundaries. The *_avg
3018          * accrues by two steps:
3019          *
3020          * Step 1: accumulate *_sum since last_update_time. If we haven't
3021          * crossed period boundaries, finish.
3022          */
3023         if (!accumulate_sum(delta, cpu, sa, weight, running, cfs_rq))
3024                 return 0;
3025
3026         /*
3027          * Step 2: update *_avg.
3028          */
3029         sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib);
3030         if (cfs_rq) {
3031                 cfs_rq->runnable_load_avg =
3032                         div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib);
3033         }
3034         sa->util_avg = sa->util_sum / (LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib);
3035
3036         return 1;
3037 }
3038
3039 static int
3040 __update_load_avg_blocked_se(u64 now, int cpu, struct sched_entity *se)
3041 {
3042         return ___update_load_avg(now, cpu, &se->avg, 0, 0, NULL);
3043 }
3044
3045 static int
3046 __update_load_avg_se(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3047 {
3048         return ___update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
3049                                   se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3050                                   cfs_rq->curr == se, NULL);
3051 }
3052
3053 static int
3054 __update_load_avg_cfs_rq(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq)
3055 {
3056         return ___update_load_avg(now, cpu, &cfs_rq->avg,
3057                         scale_load_down(cfs_rq->load.weight),
3058                         cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
3059 }
3060
3061 /*
3062  * Signed add and clamp on underflow.
3063  *
3064  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3065  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3066  * values.
3067  */
3068 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3069         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3070         typeof(_val) val = (_val);                              \
3071         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3072                                                                 \
3073         res = var + val;                                        \
3074                                                                 \
3075         if (val < 0 && res > var)                               \
3076                 res = 0;                                        \
3077                                                                 \
3078         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3079 } while (0)
3080
3081 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3082 /**
3083  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3084  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3085  * @force: update regardless of how small the difference
3086  *
3087  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3088  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3089  * considerations.
3090  *
3091  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3092  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3093  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3094  *
3095  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3096  */
3097 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3098 {
3099         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3100
3101         /*
3102          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3103          */
3104         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3105                 return;
3106
3107         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3108                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3109                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3110         }
3111 }
3112
3113 /*
3114  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
3115  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3116  * including the state of rq->lock, should be made.
3117  */
3118 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3119                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3120 {
3121         u64 p_last_update_time;
3122         u64 n_last_update_time;
3123
3124         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3125                 return;
3126
3127         /*
3128          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3129          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3130          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3131          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3132          * the wakee more load sounds not bad.
3133          */
3134         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3135                 return;
3136
3137 #ifndef CONFIG_64BIT
3138         {
3139                 u64 p_last_update_time_copy;
3140                 u64 n_last_update_time_copy;
3141
3142                 do {
3143                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3144                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3145
3146                         smp_rmb();
3147
3148                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3149                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3150
3151                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3152                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3153         }
3154 #else
3155         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3156         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3157 #endif
3158         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3159         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3160 }
3161
3162 /* Take into account change of utilization of a child task group */
3163 static inline void
3164 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3165 {
3166         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3167         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3168
3169         /* Nothing to update */
3170         if (!delta)
3171                 return;
3172
3173         /* Set new sched_entity's utilization */
3174         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3175         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3176
3177         /* Update parent cfs_rq utilization */
3178         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3179         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3180 }
3181
3182 /* Take into account change of load of a child task group */
3183 static inline void
3184 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3185 {
3186         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3187         long delta, load = gcfs_rq->avg.load_avg;
3188
3189         /*
3190          * If the load of group cfs_rq is null, the load of the
3191          * sched_entity will also be null so we can skip the formula
3192          */
3193         if (load) {
3194                 long tg_load;
3195
3196                 /* Get tg's load and ensure tg_load > 0 */
3197                 tg_load = atomic_long_read(&gcfs_rq->tg->load_avg) + 1;
3198
3199                 /* Ensure tg_load >= load and updated with current load*/
3200                 tg_load -= gcfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3201                 tg_load += load;
3202
3203                 /*
3204                  * We need to compute a correction term in the case that the
3205                  * task group is consuming more CPU than a task of equal
3206                  * weight. A task with a weight equals to tg->shares will have
3207                  * a load less or equal to scale_load_down(tg->shares).
3208                  * Similarly, the sched_entities that represent the task group
3209                  * at parent level, can't have a load higher than
3210                  * scale_load_down(tg->shares). And the Sum of sched_entities'
3211                  * load must be <= scale_load_down(tg->shares).
3212                  */
3213                 if (tg_load > scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares)) {
3214                         /* scale gcfs_rq's load into tg's shares*/
3215                         load *= scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares);
3216                         load /= tg_load;
3217                 }
3218         }
3219
3220         delta = load - se->avg.load_avg;
3221
3222         /* Nothing to update */
3223         if (!delta)
3224                 return;
3225
3226         /* Set new sched_entity's load */
3227         se->avg.load_avg = load;
3228         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3229
3230         /* Update parent cfs_rq load */
3231         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3232         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3233
3234         /*
3235          * If the sched_entity is already enqueued, we also have to update the
3236          * runnable load avg.
3237          */
3238         if (se->on_rq) {
3239                 /* Update parent cfs_rq runnable_load_avg */
3240                 add_positive(&cfs_rq->runnable_load_avg, delta);
3241                 cfs_rq->runnable_load_sum = cfs_rq->runnable_load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3242         }
3243 }
3244
3245 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq)
3246 {
3247         cfs_rq->propagate_avg = 1;
3248 }
3249
3250 static inline int test_and_clear_tg_cfs_propagate(struct sched_entity *se)
3251 {
3252         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
3253
3254         if (!cfs_rq->propagate_avg)
3255                 return 0;
3256
3257         cfs_rq->propagate_avg = 0;
3258         return 1;
3259 }
3260
3261 /* Update task and its cfs_rq load average */
3262 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3263 {
3264         struct cfs_rq *cfs_rq;
3265
3266         if (entity_is_task(se))
3267                 return 0;
3268
3269         if (!test_and_clear_tg_cfs_propagate(se))
3270                 return 0;
3271
3272         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3273
3274         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3275
3276         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se);
3277         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se);
3278
3279         return 1;
3280 }
3281
3282 /*
3283  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3284  * group_entity:
3285  */
3286 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3287 {
3288         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3289
3290         /*
3291          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3292          * decay it:
3293          */
3294         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3295                 return false;
3296
3297         /*
3298          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3299          * the utilization of the sched_entity:
3300          */
3301         if (gcfs_rq->propagate_avg)
3302                 return false;
3303
3304         /*
3305          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3306          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3307          * waste of time to try to decay it:
3308          */
3309         return true;
3310 }
3311
3312 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3313
3314 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3315
3316 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3317 {
3318         return 0;
3319 }
3320
3321 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3322
3323 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3324
3325 /*
3326  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3327  *
3328  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3329  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3330  * values.
3331  */
3332 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3333         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3334         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3335         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3336         res = var - val;                                        \
3337         if (res > var)                                          \
3338                 res = 0;                                        \
3339         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3340 } while (0)
3341
3342 /**
3343  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3344  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3345  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3346  *
3347  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3348  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3349  * post_init_entity_util_avg().
3350  *
3351  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3352  *
3353  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3354  *
3355  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3356  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3357  */
3358 static inline int
3359 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3360 {
3361         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3362         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
3363
3364         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3365                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3366                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3367                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3368                 removed_load = 1;
3369                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3370         }
3371
3372         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3373                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3374                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3375                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3376                 removed_util = 1;
3377                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3378         }
3379
3380         decayed = __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3381
3382 #ifndef CONFIG_64BIT
3383         smp_wmb();
3384         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3385 #endif
3386
3387         if (decayed || removed_util)
3388                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3389
3390         return decayed || removed_load;
3391 }
3392
3393 /*
3394  * Optional action to be done while updating the load average
3395  */
3396 #define UPDATE_TG       0x1
3397 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3398
3399 /* Update task and its cfs_rq load average */
3400 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int flags)
3401 {
3402         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3403         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3404         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3405         int cpu = cpu_of(rq);
3406         int decayed;
3407
3408         /*
3409          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3410          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3411          */
3412         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3413                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3414
3415         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3416         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3417
3418         if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3419                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3420 }
3421
3422 /**
3423  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3424  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3425  * @se: sched_entity to attach
3426  *
3427  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3428  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3429  */
3430 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3431 {
3432         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3433         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3434         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3435         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3436         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3437         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3438
3439         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3440 }
3441
3442 /**
3443  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3444  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3445  * @se: sched_entity to detach
3446  *
3447  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3448  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3449  */
3450 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3451 {
3452
3453         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3454         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3455         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3456         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3457         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3458
3459         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3460 }
3461
3462 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3463 static inline void
3464 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3465 {
3466         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3467
3468         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3469         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3470
3471         if (!sa->last_update_time) {
3472                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3473                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3474         }
3475 }
3476
3477 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3478 static inline void
3479 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3480 {
3481         cfs_rq->runnable_load_avg =
3482                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3483         cfs_rq->runnable_load_sum =
3484                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3485 }
3486
3487 #ifndef CONFIG_64BIT
3488 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3489 {
3490         u64 last_update_time_copy;
3491         u64 last_update_time;
3492
3493         do {
3494                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3495                 smp_rmb();
3496                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3497         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3498
3499         return last_update_time;
3500 }
3501 #else
3502 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3503 {
3504         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3505 }
3506 #endif
3507
3508 /*
3509  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3510  * the previous rq.
3511  */
3512 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3513 {
3514         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3515         u64 last_update_time;
3516
3517         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3518         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3519 }
3520
3521 /*
3522  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3523  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3524  */
3525 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3526 {
3527         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3528
3529         /*
3530          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3531          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3532          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3533          *
3534          * Similarly for groups, they will have passed through
3535          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3536          * calls this.
3537          */
3538
3539         sync_entity_load_avg(se);
3540         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3541         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3542 }
3543
3544 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3545 {
3546         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3547 }
3548
3549 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3550 {
3551         return cfs_rq->avg.load_avg;
3552 }
3553
3554 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3555
3556 #else /* CONFIG_SMP */
3557
3558 static inline int
3559 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3560 {
3561         return 0;
3562 }
3563
3564 #define UPDATE_TG       0x0
3565 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3566
3567 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used1)
3568 {
3569         cfs_rq_util_change(cfs_rq_of(se));
3570 }
3571
3572 static inline void
3573 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3574 static inline void
3575 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3576 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3577
3578 static inline void
3579 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3580 static inline void
3581 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3582
3583 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3584 {
3585         return 0;
3586 }
3587
3588 #endif /* CONFIG_SMP */
3589
3590 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3591 {
3592 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3593         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3594
3595         if (d < 0)
3596                 d = -d;
3597
3598         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3599                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3600 #endif
3601 }
3602
3603 static void
3604 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3605 {
3606         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3607
3608         /*
3609          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3610          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3611          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3612          * stays open at the end.
3613          */
3614         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3615                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3616
3617         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3618         if (!initial) {
3619                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3620
3621                 /*
3622                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3623                  * for a gentler effect of sleepers:
3624                  */
3625                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3626                         thresh >>= 1;
3627
3628                 vruntime -= thresh;
3629         }
3630
3631         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3632         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3633 }
3634
3635 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3636
3637 static inline void check_schedstat_required(void)
3638 {
3639 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3640         if (schedstat_enabled())
3641                 return;
3642
3643         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3644         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3645                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3646                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3647                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3648                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3649                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3650                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3651                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3652                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3653         }
3654 #endif
3655 }
3656
3657
3658 /*
3659  * MIGRATION
3660  *
3661  *      dequeue
3662  *        update_curr()
3663  *          update_min_vruntime()
3664  *        vruntime -= min_vruntime
3665  *
3666  *      enqueue
3667  *        update_curr()
3668  *          update_min_vruntime()
3669  *        vruntime += min_vruntime
3670  *
3671  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3672  * min_vruntime are up-to-date.
3673  *
3674  * WAKEUP (remote)
3675  *
3676  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3677  *        vruntime -= min_vruntime
3678  *
3679  *      enqueue
3680  *        update_curr()
3681  *          update_min_vruntime()
3682  *        vruntime += min_vruntime
3683  *
3684  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3685  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3686  */
3687
3688 static void
3689 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3690 {
3691         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3692         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3693
3694         /*
3695          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3696          * update_curr().
3697          */
3698         if (renorm && curr)
3699                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3700
3701         update_curr(cfs_rq);
3702
3703         /*
3704          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3705          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3706          * placed in the past could significantly boost this task to the
3707          * fairness detriment of existing tasks.
3708          */
3709         if (renorm && !curr)
3710                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3711
3712         /*
3713          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3714          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3715          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3716          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3717          *     its group cfs_rq
3718          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3719          */
3720         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3721         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3722         update_cfs_shares(se);
3723         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3724
3725         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3726                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3727
3728         check_schedstat_required();
3729         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3730         check_spread(cfs_rq, se);
3731         if (!curr)
3732                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3733         se->on_rq = 1;
3734
3735         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3736                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3737                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3738         }
3739 }
3740
3741 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3742 {
3743         for_each_sched_entity(se) {
3744                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3745                 if (cfs_rq->last != se)
3746                         break;
3747
3748                 cfs_rq->last = NULL;
3749         }
3750 }
3751
3752 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3753 {
3754         for_each_sched_entity(se) {
3755                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3756                 if (cfs_rq->next != se)
3757                         break;
3758
3759                 cfs_rq->next = NULL;
3760         }
3761 }
3762
3763 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3764 {
3765         for_each_sched_entity(se) {
3766                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3767                 if (cfs_rq->skip != se)
3768                         break;
3769
3770                 cfs_rq->skip = NULL;
3771         }
3772 }
3773
3774 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3775 {
3776         if (cfs_rq->last == se)
3777                 __clear_buddies_last(se);
3778
3779         if (cfs_rq->next == se)
3780                 __clear_buddies_next(se);
3781
3782         if (cfs_rq->skip == se)
3783                 __clear_buddies_skip(se);
3784 }
3785
3786 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3787
3788 static void
3789 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3790 {
3791         /*
3792          * Update run-time statistics of the 'current'.
3793          */
3794         update_curr(cfs_rq);
3795
3796         /*
3797          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3798          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3799          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3800          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3801          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3802          *     of its group cfs_rq.
3803          */
3804         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3805         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3806
3807         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3808
3809         clear_buddies(cfs_rq, se);
3810
3811         if (se != cfs_rq->curr)
3812                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3813         se->on_rq = 0;
3814         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3815
3816         /*
3817          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
3818          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
3819          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
3820          * can move min_vruntime forward still more.
3821          */
3822         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3823                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3824
3825         /* return excess runtime on last dequeue */
3826         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3827
3828         update_cfs_shares(se);
3829
3830         /*
3831          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
3832          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
3833          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
3834          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
3835          */
3836         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
3837                 update_min_vruntime(cfs_rq);
3838 }
3839
3840 /*
3841  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3842  */
3843 static void
3844 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3845 {
3846         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3847         struct sched_entity *se;
3848         s64 delta;
3849
3850         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3851         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3852         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3853                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3854                 /*
3855                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3856                  * re-elected due to buddy favours.
3857                  */
3858                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3859                 return;
3860         }
3861
3862         /*
3863          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3864          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3865          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3866          */
3867         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3868                 return;
3869
3870         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3871         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3872
3873         if (delta < 0)
3874                 return;
3875
3876         if (delta > ideal_runtime)
3877                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3878 }
3879
3880 static void
3881 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3882 {
3883         /* 'current' is not kept within the tree. */
3884         if (se->on_rq) {
3885                 /*
3886                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3887                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3888                  * runqueue.
3889                  */
3890                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3891                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3892                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3893         }
3894
3895         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3896         cfs_rq->curr = se;
3897
3898         /*
3899          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3900          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3901          * when there are only lesser-weight tasks around):
3902          */
3903         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3904                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
3905                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
3906                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
3907         }
3908
3909         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3910 }
3911
3912 static int
3913 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3914
3915 /*
3916  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3917  * 1) keep things fair between processes/task groups
3918  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3919  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3920  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3921  */
3922 static struct sched_entity *
3923 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3924 {
3925         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3926         struct sched_entity *se;
3927
3928         /*
3929          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3930          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3931          */
3932         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3933                 left = curr;
3934
3935         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3936
3937         /*
3938          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3939          * be done without getting too unfair.
3940          */
3941         if (cfs_rq->skip == se) {
3942                 struct sched_entity *second;
3943
3944                 if (se == curr) {
3945                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3946                 } else {
3947                         second = __pick_next_entity(se);
3948                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3949                                 second = curr;
3950                 }
3951
3952                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3953                         se = second;
3954         }
3955
3956         /*
3957          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3958          */
3959         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3960                 se = cfs_rq->last;
3961
3962         /*
3963          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3964          */
3965         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3966                 se = cfs_rq->next;
3967
3968         clear_buddies(cfs_rq, se);
3969
3970         return se;
3971 }
3972
3973 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3974
3975 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3976 {
3977         /*
3978          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3979          * was not called and update_curr() has to be done:
3980          */
3981         if (prev->on_rq)
3982                 update_curr(cfs_rq);
3983
3984         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3985         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3986
3987         check_spread(cfs_rq, prev);
3988
3989         if (prev->on_rq) {
3990                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3991                 /* Put 'current' back into the tree. */
3992                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3993                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3994                 update_load_avg(prev, 0);
3995         }
3996         cfs_rq->curr = NULL;
3997 }
3998
3999 static void
4000 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4001 {
4002         /*
4003          * Update run-time statistics of the 'current'.
4004          */
4005         update_curr(cfs_rq);
4006
4007         /*
4008          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4009          */
4010         update_load_avg(curr, UPDATE_TG);
4011         update_cfs_shares(curr);
4012
4013 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4014         /*
4015          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4016          * validating it and just reschedule.
4017          */
4018         if (queued) {
4019                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4020                 return;
4021         }
4022         /*
4023          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4024          */
4025         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4026                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4027                 return;
4028 #endif
4029
4030         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4031                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4032 }
4033
4034
4035 /**************************************************
4036  * CFS bandwidth control machinery
4037  */
4038
4039 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4040
4041 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
4042 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4043
4044 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4045 {
4046         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4047 }
4048
4049 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4050 {
4051         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
4052 }
4053
4054 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4055 {
4056         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
4057 }
4058 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
4059 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4060 {
4061         return true;
4062 }
4063
4064 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4065 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4066 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
4067
4068 /*
4069  * default period for cfs group bandwidth.
4070  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4071  */
4072 static inline u64 default_cfs_period(void)
4073 {
4074         return 100000000ULL;
4075 }
4076
4077 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4078 {
4079         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4080 }
4081
4082 /*
4083  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4084  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4085  * additional synchronization around rq->lock.
4086  *
4087  * requires cfs_b->lock
4088  */
4089 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4090 {
4091         u64 now;
4092
4093         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4094                 return;
4095
4096         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4097         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4098         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4099 }
4100
4101 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4102 {
4103         return &tg->cfs_bandwidth;
4104 }
4105
4106 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4107 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4108 {
4109         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4110                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4111
4112         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4113 }
4114
4115 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4116 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4117 {
4118         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4119         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4120         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4121
4122         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4123         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4124
4125         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4126         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4127                 amount = min_amount;
4128         else {
4129                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4130
4131                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4132                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4133                         cfs_b->runtime -= amount;
4134                         cfs_b->idle = 0;
4135                 }
4136         }
4137         expires = cfs_b->runtime_expires;
4138         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4139
4140         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4141         /*
4142          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4143          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4144          * issued.
4145          */
4146         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
4147                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4148
4149         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4150 }
4151
4152 /*
4153  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4154  * fact that rq->clock snapshots this value.
4155  */
4156 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4157 {
4158         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4159
4160         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4161         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4162                 return;
4163
4164         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4165                 return;
4166
4167         /*
4168          * If the local deadline has passed we have to consider the
4169          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4170          * has not truly expired.
4171          *
4172          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4173          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
4174          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
4175          * exact equality, so a partial write will still work.
4176          */
4177
4178         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
4179                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4180                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4181         } else {
4182                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4183                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4184         }
4185 }
4186
4187 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4188 {
4189         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4190         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4191         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4192
4193         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4194                 return;
4195
4196         /*
4197          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4198          * hierarchy can be throttled
4199          */
4200         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4201                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4202 }
4203
4204 static __always_inline
4205 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4206 {
4207         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4208                 return;
4209
4210         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4211 }
4212
4213 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4214 {
4215         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4216 }
4217
4218 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4219 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4220 {
4221         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4222 }
4223
4224 /*
4225  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4226  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4227  * load-balance operations.
4228  */
4229 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4230                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4231 {
4232         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4233
4234         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4235         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4236
4237         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4238                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4239 }
4240
4241 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4242 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4243 {
4244         struct rq *rq = data;
4245         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4246
4247         cfs_rq->throttle_count--;
4248         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4249                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4250                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4251                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4252         }
4253
4254         return 0;
4255 }
4256
4257 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4258 {
4259         struct rq *rq = data;
4260         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4261
4262         /* group is entering throttled state, stop time */
4263         if (!cfs_rq->throttle_count)
4264                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4265         cfs_rq->throttle_count++;
4266
4267         return 0;
4268 }
4269
4270 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4271 {
4272         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4273         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4274         struct sched_entity *se;
4275         long task_delta, dequeue = 1;
4276         bool empty;
4277
4278         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4279
4280         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4281         rcu_read_lock();
4282         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4283         rcu_read_unlock();
4284
4285         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4286         for_each_sched_entity(se) {
4287                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4288                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4289                 if (!se->on_rq)
4290                         break;
4291
4292                 if (dequeue)
4293                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4294                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4295
4296                 if (qcfs_rq->load.weight)
4297                         dequeue = 0;
4298         }
4299
4300         if (!se)
4301                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4302
4303         cfs_rq->throttled = 1;
4304         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4305         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4306         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4307
4308         /*
4309          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4310          * distribute_cfs_runtime will not see us
4311          */
4312         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4313
4314         /*
4315          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4316          * timer is running.
4317          */
4318         if (empty)
4319                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4320
4321         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4322 }
4323
4324 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4325 {
4326         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4327         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4328         struct sched_entity *se;
4329         int enqueue = 1;
4330         long task_delta;
4331
4332         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4333
4334         cfs_rq->throttled = 0;
4335
4336         update_rq_clock(rq);
4337
4338         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4339         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4340         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4341         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4342
4343         /* update hierarchical throttle state */
4344         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4345
4346         if (!cfs_rq->load.weight)
4347                 return;
4348
4349         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4350         for_each_sched_entity(se) {
4351                 if (se->on_rq)
4352                         enqueue = 0;
4353
4354                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4355                 if (enqueue)
4356                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4357                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4358
4359                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4360                         break;
4361         }
4362
4363         if (!se)
4364                 add_nr_running(rq, task_delta);
4365
4366         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4367         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4368                 resched_curr(rq);
4369 }
4370
4371 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4372                 u64 remaining, u64 expires)
4373 {
4374         struct cfs_rq *cfs_rq;
4375         u64 runtime;
4376         u64 starting_runtime = remaining;
4377
4378         rcu_read_lock();
4379         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4380                                 throttled_list) {
4381                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4382                 struct rq_flags rf;
4383
4384                 rq_lock(rq, &rf);
4385                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4386                         goto next;
4387
4388                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4389                 if (runtime > remaining)
4390                         runtime = remaining;
4391                 remaining -= runtime;
4392
4393                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4394                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4395
4396                 /* we check whether we're throttled above */
4397                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4398                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4399
4400 next:
4401                 rq_unlock(rq, &rf);
4402
4403                 if (!remaining)
4404                         break;
4405         }
4406         rcu_read_unlock();
4407
4408         return starting_runtime - remaining;
4409 }
4410
4411 /*
4412  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4413  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4414  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4415  * used to track this state.
4416  */
4417 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4418 {
4419         u64 runtime, runtime_expires;
4420         int throttled;
4421
4422         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4423         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4424                 goto out_deactivate;
4425
4426         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4427         cfs_b->nr_periods += overrun;
4428
4429         /*
4430          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4431          * we're going inactive then everything else can be deferred
4432          */
4433         if (cfs_b->idle && !throttled)
4434                 goto out_deactivate;
4435
4436         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4437
4438         if (!throttled) {
4439                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4440                 cfs_b->idle = 1;
4441                 return 0;
4442         }
4443
4444         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4445         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4446
4447         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4448
4449         /*
4450          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4451          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4452          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4453          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4454          * only by limited amounts in that extreme case.
4455          */
4456         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4457                 runtime = cfs_b->runtime;
4458                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4459                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4460                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4461                                                  runtime_expires);
4462                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4463
4464                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4465
4466                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4467         }
4468
4469         /*
4470          * While we are ensured activity in the period following an
4471          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4472          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4473          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4474          */
4475         cfs_b->idle = 0;
4476
4477         return 0;
4478
4479 out_deactivate:
4480         return 1;
4481 }
4482
4483 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4484 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4485 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4486 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4487 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4488 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4489
4490 /*
4491  * Are we near the end of the current quota period?
4492  *
4493  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4494  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4495  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4496  */
4497 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4498 {
4499         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4500         u64 remaining;
4501
4502         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4503         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4504                 return 1;
4505
4506         /* is a quota refresh about to occur? */
4507         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4508         if (remaining < min_expire)
4509                 return 1;
4510
4511         return 0;
4512 }
4513
4514 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4515 {
4516         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4517
4518         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4519         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4520                 return;
4521
4522         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4523                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4524                         HRTIMER_MODE_REL);
4525 }
4526
4527 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4528 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4529 {
4530         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4531         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4532
4533         if (slack_runtime <= 0)
4534                 return;
4535
4536         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4537         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4538             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4539                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4540
4541                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4542                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4543                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4544                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4545         }
4546         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4547
4548         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4549         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4550 }
4551
4552 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4553 {
4554         if (!cfs_bandwidth_used())
4555                 return;
4556
4557         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4558                 return;
4559
4560         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4561 }
4562
4563 /*
4564  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4565  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4566  */
4567 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4568 {
4569         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4570         u64 expires;
4571
4572         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4573         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4574         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4575                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4576                 return;
4577         }
4578
4579         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4580                 runtime = cfs_b->runtime;
4581
4582         expires = cfs_b->runtime_expires;
4583         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4584
4585         if (!runtime)
4586                 return;
4587
4588         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4589
4590         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4591         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4592                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4593         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4594 }
4595
4596 /*
4597  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4598  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4599  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4600  */
4601 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4602 {
4603         if (!cfs_bandwidth_used())
4604                 return;
4605
4606         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4607         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4608                 return;
4609
4610         /* ensure the group is not already throttled */
4611         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4612                 return;
4613
4614         /* update runtime allocation */
4615         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4616         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4617                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4618 }
4619
4620 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4621 {
4622         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4623
4624         if (!cfs_bandwidth_used())
4625                 return;
4626
4627         if (!tg->parent)
4628                 return;
4629
4630         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4631         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4632
4633         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4634         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4635 }
4636
4637 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4638 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4639 {
4640         if (!cfs_bandwidth_used())
4641                 return false;
4642
4643         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4644                 return false;
4645
4646         /*
4647          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4648          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4649          */
4650         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4651                 return true;
4652
4653         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4654         return true;
4655 }
4656
4657 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4658 {
4659         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4660                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4661
4662         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4663
4664         return HRTIMER_NORESTART;
4665 }
4666
4667 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4668 {
4669         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4670                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4671         int overrun;
4672         int idle = 0;
4673
4674         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4675         for (;;) {
4676                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4677                 if (!overrun)
4678                         break;
4679
4680                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4681         }
4682         if (idle)
4683                 cfs_b->period_active = 0;
4684         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4685
4686         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4687 }
4688
4689 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4690 {
4691         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4692         cfs_b->runtime = 0;
4693         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4694         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4695
4696         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4697         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4698         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4699         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4700         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4701 }
4702
4703 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4704 {
4705         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4706         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4707 }
4708
4709 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4710 {
4711         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4712
4713         if (!cfs_b->period_active) {
4714                 cfs_b->period_active = 1;
4715                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4716                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4717         }
4718 }
4719
4720 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4721 {
4722         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4723         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4724                 return;
4725
4726         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4727         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4728 }
4729
4730 /*
4731  * Both these cpu hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
4732  *
4733  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
4734  * bits doesn't do much.
4735  */
4736
4737 /* cpu online calback */
4738 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4739 {
4740         struct task_group *tg;
4741
4742         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4743
4744         rcu_read_lock();
4745         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4746                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
4747                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4748
4749                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4750                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4751                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4752         }
4753         rcu_read_unlock();
4754 }
4755
4756 /* cpu offline callback */
4757 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4758 {
4759         struct task_group *tg;
4760
4761         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4762
4763         rcu_read_lock();
4764         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4765                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4766
4767                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4768                         continue;
4769
4770                 /*
4771                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4772                  * there's some valid quota amount
4773                  */
4774                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4775                 /*
4776                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4777                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4778                  */
4779                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4780
4781                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4782                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4783         }
4784         rcu_read_unlock();
4785 }
4786
4787 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4788 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4789 {
4790         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4791 }
4792
4793 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4794 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4795 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4796 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4797 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4798
4799 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4800 {
4801         return 0;
4802 }
4803
4804 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4805 {
4806         return 0;
4807 }
4808
4809 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4810                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4811 {
4812         return 0;
4813 }
4814
4815 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4816
4817 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4818 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4819 #endif
4820
4821 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4822 {
4823         return NULL;
4824 }
4825 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4826 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4827 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4828
4829 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4830
4831 /**************************************************
4832  * CFS operations on tasks:
4833  */
4834
4835 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4836 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4837 {
4838         struct sched_entity *se = &p->se;
4839         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4840
4841         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4842
4843         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
4844                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4845                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4846                 s64 delta = slice - ran;
4847
4848                 if (delta < 0) {
4849                         if (rq->curr == p)
4850                                 resched_curr(rq);
4851                         return;
4852                 }
4853                 hrtick_start(rq, delta);
4854         }
4855 }
4856
4857 /*
4858  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4859  * current task is from our class and nr_running is low enough
4860  * to matter.
4861  */
4862 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4863 {
4864         struct task_struct *curr = rq->curr;
4865
4866         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4867                 return;
4868
4869         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4870                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4871 }
4872 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4873 static inline void
4874 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4875 {
4876 }
4877
4878 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4879 {
4880 }
4881 #endif
4882
4883 /*
4884  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4885  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4886  * then put the task into the rbtree:
4887  */
4888 static void
4889 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4890 {
4891         struct cfs_rq *cfs_rq;
4892         struct sched_entity *se = &p->se;
4893
4894         /*
4895          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4896          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4897          * passed.
4898          */
4899         if (p->in_iowait)
4900                 cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4901
4902         for_each_sched_entity(se) {
4903                 if (se->on_rq)
4904                         break;
4905                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4906                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4907
4908                 /*
4909                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4910                  *
4911                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4912                  * post the final h_nr_running increment below.
4913                  */
4914                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4915                         break;
4916                 cfs_rq->h_nr_running++;
4917
4918                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4919         }
4920
4921         for_each_sched_entity(se) {
4922                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4923                 cfs_rq->h_nr_running++;
4924
4925                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4926                         break;
4927
4928                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4929                 update_cfs_shares(se);
4930         }
4931
4932         if (!se)
4933                 add_nr_running(rq, 1);
4934
4935         hrtick_update(rq);
4936 }
4937
4938 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4939
4940 /*
4941  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4942  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4943  * update the fair scheduling stats:
4944  */
4945 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4946 {
4947         struct cfs_rq *cfs_rq;
4948         struct sched_entity *se = &p->se;
4949         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4950
4951         for_each_sched_entity(se) {
4952                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4953                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4954
4955                 /*
4956                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4957                  *
4958                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4959                  * post the final h_nr_running decrement below.
4960                 */
4961                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4962                         break;
4963                 cfs_rq->h_nr_running--;
4964
4965                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4966                 if (cfs_rq->load.weight) {
4967                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4968                         se = parent_entity(se);
4969                         /*
4970                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4971                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4972                          */
4973                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4974                                 set_next_buddy(se);
4975                         break;
4976                 }
4977                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4978         }
4979
4980         for_each_sched_entity(se) {
4981                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4982                 cfs_rq->h_nr_running--;
4983
4984                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4985                         break;
4986
4987                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4988                 update_cfs_shares(se);
4989         }
4990
4991         if (!se)
4992                 sub_nr_running(rq, 1);
4993
4994         hrtick_update(rq);
4995 }
4996
4997 #ifdef CONFIG_SMP
4998
4999 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5000 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5001 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5002
5003 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5004 /*
5005  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5006  */
5007
5008 /*
5009  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5010  *
5011  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5012  *
5013  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5014  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
5015  *
5016  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5017  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5018  *
5019  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5020  *
5021  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5022  *
5023  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5024  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5025  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5026  * fixed_power_int())
5027  *
5028  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5029  */
5030 #define DEGRADE_SHIFT           7
5031
5032 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5033 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5034         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5035         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5036         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5037         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5038         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5039 };
5040
5041 /*
5042  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5043  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5044  * adding any new load.
5045  */
5046 static unsigned long
5047 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5048 {
5049         int j = 0;
5050
5051         if (!missed_updates)
5052                 return load;
5053
5054         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5055                 return 0;
5056
5057         if (idx == 1)
5058                 return load >> missed_updates;
5059
5060         while (missed_updates) {
5061                 if (missed_updates % 2)
5062                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5063
5064                 missed_updates >>= 1;
5065                 j++;
5066         }
5067         return load;
5068 }
5069 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5070
5071 /**
5072  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5073  * @this_rq: The rq to update statistics for
5074  * @this_load: The current load
5075  * @pending_updates: The number of missed updates
5076  *
5077  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5078  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5079  *
5080  * This function computes a decaying average:
5081  *
5082  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5083  *
5084  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5085  * the @pending_updates argument.
5086  *
5087  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5088  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5089  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5090  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5091  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5092  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5093  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5094  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5095  *
5096  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5097  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5098  *
5099  * For regular NOHZ, this reduces to:
5100  *
5101  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5102  *
5103  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5104  * term.
5105  */
5106 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5107                             unsigned long pending_updates)
5108 {
5109         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5110         int i, scale;
5111
5112         this_rq->nr_load_updates++;
5113
5114         /* Update our load: */
5115         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5116         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5117                 unsigned long old_load, new_load;
5118
5119                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5120
5121                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5122 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5123                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5124                 if (tickless_load) {
5125                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5126                         /*
5127                          * old_load can never be a negative value because a
5128                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5129                          * original tickless_load.
5130                          */
5131                         old_load += tickless_load;
5132                 }
5133 #endif
5134                 new_load = this_load;
5135                 /*
5136                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5137                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5138                  * example.
5139                  */
5140                 if (new_load > old_load)
5141                         new_load += scale - 1;
5142
5143                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5144         }
5145
5146         sched_avg_update(this_rq);
5147 }
5148
5149 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5150 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5151 {
5152         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5153 }
5154
5155 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5156 /*
5157  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5158  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
5159  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5160  *
5161  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5162  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5163  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5164  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5165  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5166  *
5167  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5168  */
5169
5170 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5171                                  unsigned long curr_jiffies,
5172                                  unsigned long load)
5173 {
5174         unsigned long pending_updates;
5175
5176         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5177         if (pending_updates) {
5178                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5179                 /*
5180                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5181                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5182                  * its weighted load.
5183                  */
5184                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5185         }
5186 }
5187
5188 /*
5189  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5190  * idle balance.
5191  */
5192 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5193 {
5194         /*
5195          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5196          */
5197         if (weighted_cpuload(this_rq))
5198                 return;
5199
5200         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5201 }
5202
5203 /*
5204  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5205  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5206  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5207  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5208  */
5209 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5210 {
5211         struct rq *this_rq = this_rq();
5212
5213         /*
5214          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5215          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5216          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5217          */
5218         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5219 }
5220
5221 /*
5222  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5223  */
5224 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5225 {
5226         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5227         struct rq *this_rq = this_rq();
5228         unsigned long load;
5229         struct rq_flags rf;
5230
5231         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5232                 return;
5233
5234         load = weighted_cpuload(this_rq);
5235         rq_lock(this_rq, &rf);
5236         update_rq_clock(this_rq);
5237         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5238         rq_unlock(this_rq, &rf);
5239 }
5240 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5241 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5242                                         unsigned long curr_jiffies,
5243                                         unsigned long load) { }
5244 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5245
5246 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5247 {
5248 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5249         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5250         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5251 #endif
5252         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5253 }
5254
5255 /*
5256  * Called from scheduler_tick()
5257  */
5258 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5259 {
5260         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5261
5262         if (tick_nohz_tick_stopped())
5263                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5264         else
5265                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5266 }
5267
5268 /*
5269  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
5270  * according to the scheduling class and "nice" value.
5271  *
5272  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5273  * balance conservatively.
5274  */
5275 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5276 {
5277         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5278         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5279
5280         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5281                 return total;
5282
5283         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5284 }
5285
5286 /*
5287  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
5288  * according to the scheduling class and "nice" value.
5289  */
5290 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5291 {
5292         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5293         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5294
5295         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5296                 return total;
5297
5298         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5299 }
5300
5301 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5302 {
5303         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5304 }
5305
5306 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5307 {
5308         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5309 }
5310
5311 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5312 {
5313         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5314         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5315         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5316
5317         if (nr_running)
5318                 return load_avg / nr_running;
5319
5320         return 0;
5321 }
5322
5323 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5324 {
5325         /*
5326          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5327          * jiffy will not have built up many flips.
5328          */
5329         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5330                 current->wakee_flips >>= 1;
5331                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5332         }
5333
5334         if (current->last_wakee != p) {
5335                 current->last_wakee = p;
5336                 current->wakee_flips++;
5337         }
5338 }
5339
5340 /*
5341  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5342  *
5343  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5344  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5345  *
5346  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5347  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5348  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5349  *
5350  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5351  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5352  *
5353  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5354  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5355  * socket size.
5356  */
5357 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5358 {
5359         unsigned int master = current->wakee_flips;
5360         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5361         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5362
5363         if (master < slave)
5364                 swap(master, slave);
5365         if (slave < factor || master < slave * factor)
5366                 return 0;
5367         return 1;
5368 }
5369
5370 struct llc_stats {
5371         unsigned long   nr_running;
5372         unsigned long   load;
5373         unsigned long   capacity;
5374         int             has_capacity;
5375 };
5376
5377 static bool get_llc_stats(struct llc_stats *stats, int cpu)
5378 {
5379         struct sched_domain_shared *sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5380
5381         if (!sds)
5382                 return false;
5383
5384         stats->nr_running       = READ_ONCE(sds->nr_running);
5385         stats->load             = READ_ONCE(sds->load);
5386         stats->capacity         = READ_ONCE(sds->capacity);
5387         stats->has_capacity     = stats->nr_running < per_cpu(sd_llc_size, cpu);
5388
5389         return true;
5390 }
5391
5392 /*
5393  * Can a task be moved from prev_cpu to this_cpu without causing a load
5394  * imbalance that would trigger the load balancer?
5395  *
5396  * Since we're running on 'stale' values, we might in fact create an imbalance
5397  * but recomputing these values is expensive, as that'd mean iteration 2 cache
5398  * domains worth of CPUs.
5399  */
5400 static bool
5401 wake_affine_llc(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5402                 int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5403 {
5404         struct llc_stats prev_stats, this_stats;
5405         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5406         unsigned long task_load;
5407
5408         if (!get_llc_stats(&prev_stats, prev_cpu) ||
5409             !get_llc_stats(&this_stats, this_cpu))
5410                 return false;
5411
5412         /*
5413          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5414          * effect of the currently running task from the load
5415          * of the current LLC.
5416          */
5417         if (sync) {
5418                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5419
5420                 /* in this case load hits 0 and this LLC is considered 'idle' */
5421                 if (current_load > this_stats.load)
5422                         return true;
5423
5424                 this_stats.load -= current_load;
5425         }
5426
5427         /*
5428          * The has_capacity stuff is not SMT aware, but by trying to balance
5429          * the nr_running on both ends we try and fill the domain at equal
5430          * rates, thereby first consuming cores before siblings.
5431          */
5432
5433         /* if the old cache has capacity, stay there */
5434         if (prev_stats.has_capacity && prev_stats.nr_running < this_stats.nr_running+1)
5435                 return false;
5436
5437         /* if this cache has capacity, come here */
5438         if (this_stats.has_capacity && this_stats.nr_running < prev_stats.nr_running+1)
5439                 return true;
5440
5441         /*
5442          * Check to see if we can move the load without causing too much
5443          * imbalance.
5444          */
5445         task_load = task_h_load(p);
5446
5447         this_eff_load = 100;
5448         this_eff_load *= prev_stats.capacity;
5449
5450         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5451         prev_eff_load *= this_stats.capacity;
5452
5453         this_eff_load *= this_stats.load + task_load;
5454         prev_eff_load *= prev_stats.load - task_load;
5455
5456         return this_eff_load <= prev_eff_load;
5457 }
5458
5459 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5460                        int prev_cpu, int sync)
5461 {
5462         int this_cpu = smp_processor_id();
5463         bool affine;
5464
5465         /*
5466          * Default to no affine wakeups; wake_affine() should not effect a task
5467          * placement the load-balancer feels inclined to undo. The conservative
5468          * option is therefore to not move tasks when they wake up.
5469          */
5470         affine = false;
5471
5472         /*
5473          * If the wakeup is across cache domains, try to evaluate if movement
5474          * makes sense, otherwise rely on select_idle_siblings() to do
5475          * placement inside the cache domain.
5476          */
5477         if (!cpus_share_cache(prev_cpu, this_cpu))
5478                 affine = wake_affine_llc(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5479
5480         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5481         if (affine) {
5482                 schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5483                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5484         }
5485
5486         return affine;
5487 }
5488
5489 static inline int task_util(struct task_struct *p);
5490 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5491
5492 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5493 {
5494         return capacity_orig_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p);
5495 }
5496
5497 /*
5498  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5499  * domain.
5500  */
5501 static struct sched_group *
5502 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5503                   int this_cpu, int sd_flag)
5504 {
5505         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5506         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5507         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX, this_runnable_load = 0;
5508         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = 0;
5509         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5510         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5511         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5512         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5513                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5514
5515         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5516                 load_idx = sd->wake_idx;
5517
5518         do {
5519                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5520                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5521                 int local_group;
5522                 int i;
5523
5524                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5525                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5526                                         &p->cpus_allowed))
5527                         continue;
5528
5529                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5530                                                sched_group_span(group));
5531
5532                 /*
5533                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5534                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5535                  */
5536                 avg_load = 0;
5537                 runnable_load = 0;
5538                 max_spare_cap = 0;
5539
5540                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5541                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5542                         if (local_group)
5543                                 load = source_load(i, load_idx);
5544                         else
5545                                 load = target_load(i, load_idx);
5546
5547                         runnable_load += load;
5548
5549                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5550
5551                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5552
5553                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5554                                 max_spare_cap = spare_cap;
5555                 }
5556
5557                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5558                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5559                                         group->sgc->capacity;
5560                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5561                                         group->sgc->capacity;
5562
5563                 if (local_group) {
5564                         this_runnable_load = runnable_load;
5565                         this_avg_load = avg_load;
5566                         this_spare = max_spare_cap;
5567                 } else {
5568                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5569                                 /*
5570                                  * The runnable load is significantly smaller
5571                                  * so we can pick this new cpu
5572                                  */
5573                                 min_runnable_load = runnable_load;
5574                                 min_avg_load = avg_load;
5575                                 idlest = group;
5576                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5577                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5578                                 /*
5579                                  * The runnable loads are close so take the
5580                                  * blocked load into account through avg_load.
5581                                  */
5582                                 min_avg_load = avg_load;
5583                                 idlest = group;
5584                         }
5585
5586                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5587                                 most_spare = max_spare_cap;
5588                                 most_spare_sg = group;
5589                         }
5590                 }
5591         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5592
5593         /*
5594          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5595          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5596          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5597          * so we allow for some task stuffing by using
5598          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5599          *
5600          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5601          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5602          * utilization.
5603          */
5604         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5605                 goto skip_spare;
5606
5607         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5608             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5609                 return NULL;
5610
5611         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5612                 return most_spare_sg;
5613
5614 skip_spare:
5615         if (!idlest)
5616                 return NULL;
5617
5618         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5619                 return NULL;
5620
5621         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5622              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5623                 return NULL;
5624
5625         return idlest;
5626 }
5627
5628 /*
5629  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5630  */
5631 static int
5632 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5633 {
5634         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5635         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5636         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5637         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5638         int shallowest_idle_cpu = -1;
5639         int i;
5640
5641         /* Check if we have any choice: */
5642         if (group->group_weight == 1)
5643                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5644
5645         /* Traverse only the allowed CPUs */
5646         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5647                 if (idle_cpu(i)) {
5648                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5649                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5650                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5651                                 /*
5652                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5653                                  * has the smallest exit latency irrespective
5654                                  * of any idle timestamp.
5655                                  */
5656                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5657                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5658                                 shallowest_idle_cpu = i;
5659                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5660                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5661                                 /*
5662                                  * If equal or no active idle state, then
5663                                  * the most recently idled CPU might have
5664                                  * a warmer cache.
5665                                  */
5666                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5667                                 shallowest_idle_cpu = i;
5668                         }
5669                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5670                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
5671                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5672                                 min_load = load;
5673                                 least_loaded_cpu = i;
5674                         }
5675                 }
5676         }
5677
5678         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5679 }
5680
5681 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5682
5683 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5684 {
5685         struct sched_domain_shared *sds;
5686
5687         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5688         if (sds)
5689                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5690 }
5691
5692 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5693 {
5694         struct sched_domain_shared *sds;
5695
5696         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5697         if (sds)
5698                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5699
5700         return def;
5701 }
5702
5703 /*
5704  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5705  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5706  *
5707  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5708  * state should be fairly cheap.
5709  */
5710 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5711 {
5712         int core = cpu_of(rq);
5713         int cpu;
5714
5715         rcu_read_lock();
5716         if (test_idle_cores(core, true))
5717                 goto unlock;
5718
5719         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5720                 if (cpu == core)
5721                         continue;
5722
5723                 if (!idle_cpu(cpu))
5724                         goto unlock;
5725         }
5726
5727         set_idle_cores(core, 1);
5728 unlock:
5729         rcu_read_unlock();
5730 }
5731
5732 /*
5733  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5734  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5735  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5736  */
5737 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5738 {
5739         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5740         int core, cpu;
5741
5742         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5743                 return -1;
5744
5745         if (!test_idle_cores(target, false))
5746                 return -1;
5747
5748         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
5749
5750         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
5751                 bool idle = true;
5752
5753                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5754                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5755                         if (!idle_cpu(cpu))
5756                                 idle = false;
5757                 }
5758
5759                 if (idle)
5760                         return core;
5761         }
5762
5763         /*
5764          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5765          */
5766         set_idle_cores(target, 0);
5767
5768         return -1;
5769 }
5770
5771 /*
5772  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5773  */
5774 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5775 {
5776         int cpu;
5777
5778         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5779                 return -1;
5780
5781         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5782                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5783                         continue;
5784                 if (idle_cpu(cpu))
5785                         return cpu;
5786         }
5787
5788         return -1;
5789 }
5790
5791 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5792
5793 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5794 {
5795         return -1;
5796 }
5797
5798 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5799 {
5800         return -1;
5801 }
5802
5803 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5804
5805 /*
5806  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5807  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5808  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5809  */
5810 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5811 {
5812         struct sched_domain *this_sd;
5813         u64 avg_cost, avg_idle;
5814         u64 time, cost;
5815         s64 delta;
5816         int cpu, nr = INT_MAX;
5817
5818         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5819         if (!this_sd)
5820                 return -1;
5821
5822         /*
5823          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5824          * particularly is sensitive here.
5825          */
5826         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
5827         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
5828
5829         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
5830                 return -1;
5831
5832         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
5833                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
5834                 if (span_avg > 4*avg_cost)
5835                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
5836                 else
5837                         nr = 4;
5838         }
5839
5840         time = local_clock();
5841
5842         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
5843                 if (!--nr)
5844                         return -1;
5845                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5846                         continue;
5847                 if (idle_cpu(cpu))
5848                         break;
5849         }
5850
5851         time = local_clock() - time;
5852         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5853         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5854         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5855
5856         return cpu;
5857 }
5858
5859 /*
5860  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5861  */
5862 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5863 {
5864         struct sched_domain *sd;
5865         int i;
5866
5867         if (idle_cpu(target))
5868                 return target;
5869
5870         /*
5871          * If the previous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5872          */
5873         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5874                 return prev;
5875
5876         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5877         if (!sd)
5878                 return target;
5879
5880         i = select_idle_core(p, sd, target);
5881         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5882                 return i;
5883
5884         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
5885         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5886                 return i;
5887
5888         i = select_idle_smt(p, sd, target);
5889         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5890                 return i;
5891
5892         return target;
5893 }
5894
5895 /*
5896  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5897  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5898  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5899  * CFS task (ie cpu_capacity).
5900  *
5901  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5902  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5903  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5904  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5905  * (arch_scale_freq_capacity()).
5906  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5907  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5908  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5909  *
5910  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5911  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5912  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5913  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5914  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5915  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5916  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5917  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5918  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5919  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5920  */
5921 static int cpu_util(int cpu)
5922 {
5923         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5924         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5925
5926         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5927 }
5928
5929 static inline int task_util(struct task_struct *p)
5930 {
5931         return p->se.avg.util_avg;
5932 }
5933
5934 /*
5935  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
5936  * the waking task p removed.
5937  */
5938 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5939 {
5940         unsigned long util, capacity;
5941
5942         /* Task has no contribution or is new */
5943         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
5944                 return cpu_util(cpu);
5945
5946         capacity = capacity_orig_of(cpu);
5947         util = max_t(long, cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg - task_util(p), 0);
5948
5949         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5950 }
5951
5952 /*
5953  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5954  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5955  *
5956  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5957  * BALANCE_WAKE sort things out.
5958  */
5959 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5960 {
5961         long min_cap, max_cap;
5962
5963         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
5964         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
5965
5966         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
5967         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
5968                 return 0;
5969
5970         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
5971         sync_entity_load_avg(&p->se);
5972
5973         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
5974 }
5975
5976 /*
5977  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5978  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5979  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5980  *
5981  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5982  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5983  *
5984  * Returns the target cpu number.
5985  *
5986  * preempt must be disabled.
5987  */
5988 static int
5989 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5990 {
5991         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5992         int cpu = smp_processor_id();
5993         int new_cpu = prev_cpu;
5994         int want_affine = 0;
5995         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5996
5997         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5998                 record_wakee(p);
5999                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6000                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6001         }
6002
6003         rcu_read_lock();
6004         for_each_domain(cpu, tmp) {
6005                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6006                         break;
6007
6008                 /*
6009                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
6010                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6011                  */
6012                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6013                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6014                         affine_sd = tmp;
6015                         break;
6016                 }
6017
6018                 if (tmp->flags & sd_flag)
6019                         sd = tmp;
6020                 else if (!want_affine)
6021                         break;
6022         }
6023
6024         if (affine_sd) {
6025                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6026                 if (cpu == prev_cpu)
6027                         goto pick_cpu;
6028
6029                 if (wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
6030                         new_cpu = cpu;
6031         }
6032
6033         if (!sd) {
6034  pick_cpu:
6035                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
6036                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6037
6038         } else while (sd) {
6039                 struct sched_group *group;
6040                 int weight;
6041
6042                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6043                         sd = sd->child;
6044                         continue;
6045                 }
6046
6047                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6048                 if (!group) {
6049                         sd = sd->child;
6050                         continue;
6051                 }
6052
6053                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
6054                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
6055                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6056                         sd = sd->child;
6057                         continue;
6058                 }
6059
6060                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6061                 cpu = new_cpu;
6062                 weight = sd->span_weight;
6063                 sd = NULL;
6064                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6065                         if (weight <= tmp->span_weight)
6066                                 break;
6067                         if (tmp->flags & sd_flag)
6068                                 sd = tmp;
6069                 }
6070                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6071         }
6072         rcu_read_unlock();
6073
6074         return new_cpu;
6075 }
6076
6077 /*
6078  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6079  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6080  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6081  */
6082 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6083 {
6084         /*
6085          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6086          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6087          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6088          * the task on the new runqueue.
6089          */
6090         if (p->state == TASK_WAKING) {
6091                 struct sched_entity *se = &p->se;
6092                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6093                 u64 min_vruntime;
6094
6095 #ifndef CONFIG_64BIT
6096                 u64 min_vruntime_copy;
6097
6098                 do {
6099                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6100                         smp_rmb();
6101                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6102                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6103 #else
6104                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6105 #endif
6106
6107                 se->vruntime -= min_vruntime;
6108         }
6109
6110         /*
6111          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
6112          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
6113          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
6114          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6115          * load sounds not bad.
6116          */
6117         remove_entity_load_avg(&p->se);
6118
6119         /* Tell new CPU we are migrated */
6120         p->se.avg.last_update_time = 0;
6121
6122         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6123         p->se.exec_start = 0;
6124 }
6125
6126 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6127 {
6128         remove_entity_load_avg(&p->se);
6129 }
6130 #endif /* CONFIG_SMP */
6131
6132 static unsigned long
6133 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6134 {
6135         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6136
6137         /*
6138          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6139          * to virtual-time in his units.
6140          *
6141          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6142          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6143          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6144          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6145          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6146          *
6147          * This is especially important for buddies when the leftmost
6148          * task is higher priority than the buddy.
6149          */
6150         return calc_delta_fair(gran, se);
6151 }
6152
6153 /*
6154  * Should 'se' preempt 'curr'.
6155  *
6156  *             |s1
6157  *        |s2
6158  *   |s3
6159  *         g
6160  *      |<--->|c
6161  *
6162  *  w(c, s1) = -1
6163  *  w(c, s2) =  0
6164  *  w(c, s3) =  1
6165  *
6166  */
6167 static int
6168 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6169 {
6170         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6171
6172         if (vdiff <= 0)
6173                 return -1;
6174
6175         gran = wakeup_gran(curr, se);
6176         if (vdiff > gran)
6177                 return 1;
6178
6179         return 0;
6180 }
6181
6182 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6183 {
6184         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6185                 return;
6186
6187         for_each_sched_entity(se) {
6188                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6189                         return;
6190                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6191         }
6192 }
6193
6194 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6195 {
6196         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6197                 return;
6198
6199         for_each_sched_entity(se) {
6200                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6201                         return;
6202                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6203         }
6204 }
6205
6206 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6207 {
6208         for_each_sched_entity(se)
6209                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6210 }
6211
6212 /*
6213  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6214  */
6215 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6216 {
6217         struct task_struct *curr = rq->curr;
6218         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6219         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6220         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6221         int next_buddy_marked = 0;
6222
6223         if (unlikely(se == pse))
6224                 return;
6225
6226         /*
6227          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6228          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6229          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6230          * next-buddy nomination below.
6231          */
6232         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6233                 return;
6234
6235         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6236                 set_next_buddy(pse);
6237                 next_buddy_marked = 1;
6238         }
6239
6240         /*
6241          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6242          * wake up path.
6243          *
6244          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6245          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6246          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6247          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6248          * below.
6249          */
6250         if (test_tsk_need_resched(curr))
6251                 return;
6252
6253         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6254         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6255             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6256                 goto preempt;
6257
6258         /*
6259          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6260          * is driven by the tick):
6261          */
6262         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6263                 return;
6264
6265         find_matching_se(&se, &pse);
6266         update_curr(cfs_rq_of(se));
6267         BUG_ON(!pse);
6268         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6269                 /*
6270                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6271                  * triggering this preemption.
6272                  */
6273                 if (!next_buddy_marked)
6274                         set_next_buddy(pse);
6275                 goto preempt;
6276         }
6277
6278         return;
6279
6280 preempt:
6281         resched_curr(rq);
6282         /*
6283          * Only set the backward buddy when the current task is still
6284          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6285          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6286          * point, either of which can * drop the rq lock.
6287          *
6288          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6289          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6290          */
6291         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6292                 return;
6293
6294         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6295                 set_last_buddy(se);
6296 }
6297
6298 static struct task_struct *
6299 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6300 {
6301         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6302         struct sched_entity *se;
6303         struct task_struct *p;
6304         int new_tasks;
6305
6306 again:
6307         if (!cfs_rq->nr_running)
6308                 goto idle;
6309
6310 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6311         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6312                 goto simple;
6313
6314         /*
6315          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6316          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6317          *
6318          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6319          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6320          */
6321
6322         do {
6323                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6324
6325                 /*
6326                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6327                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6328                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6329                  * forget we've ever seen it.
6330                  */
6331                 if (curr) {
6332                         if (curr->on_rq)
6333                                 update_curr(cfs_rq);
6334                         else
6335                                 curr = NULL;
6336
6337                         /*
6338                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6339                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6340                          * Therefore the nr_running test will indeed
6341                          * be correct.
6342                          */
6343                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6344                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6345
6346                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6347                                         goto idle;
6348
6349                                 goto simple;
6350                         }
6351                 }
6352
6353                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6354                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6355         } while (cfs_rq);
6356
6357         p = task_of(se);
6358
6359         /*
6360          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6361          * is a different task than we started out with, try and touch the
6362          * least amount of cfs_rqs.
6363          */
6364         if (prev != p) {
6365                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6366
6367                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6368                         int se_depth = se->depth;
6369                         int pse_depth = pse->depth;
6370
6371                         if (se_depth <= pse_depth) {
6372                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6373                                 pse = parent_entity(pse);
6374                         }
6375                         if (se_depth >= pse_depth) {
6376                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6377                                 se = parent_entity(se);
6378                         }
6379                 }
6380
6381                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6382                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6383         }
6384
6385         if (hrtick_enabled(rq))
6386                 hrtick_start_fair(rq, p);
6387
6388         return p;
6389 simple:
6390 #endif
6391
6392         put_prev_task(rq, prev);
6393
6394         do {
6395                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6396                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6397                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6398         } while (cfs_rq);
6399
6400         p = task_of(se);
6401
6402         if (hrtick_enabled(rq))
6403                 hrtick_start_fair(rq, p);
6404
6405         return p;
6406
6407 idle:
6408         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6409
6410         /*
6411          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6412          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6413          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6414          */
6415         if (new_tasks < 0)
6416                 return RETRY_TASK;
6417
6418         if (new_tasks > 0)
6419                 goto again;
6420
6421         return NULL;
6422 }
6423
6424 /*
6425  * Account for a descheduled task:
6426  */
6427 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6428 {
6429         struct sched_entity *se = &prev->se;
6430         struct cfs_rq *cfs_rq;
6431
6432         for_each_sched_entity(se) {
6433                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6434                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6435         }
6436 }
6437
6438 /*
6439  * sched_yield() is very simple
6440  *
6441  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6442  */
6443 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6444 {
6445         struct task_struct *curr = rq->curr;
6446         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6447         struct sched_entity *se = &curr->se;
6448
6449         /*
6450          * Are we the only task in the tree?
6451          */
6452         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6453                 return;
6454
6455         clear_buddies(cfs_rq, se);
6456
6457         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6458                 update_rq_clock(rq);
6459                 /*
6460                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6461                  */
6462                 update_curr(cfs_rq);
6463                 /*
6464                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6465                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6466                  * and double the fastpath cost.
6467                  */
6468                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6469         }
6470
6471         set_skip_buddy(se);
6472 }
6473
6474 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6475 {
6476         struct sched_entity *se = &p->se;
6477
6478         /* throttled hierarchies are not runnable */
6479         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6480                 return false;
6481
6482         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6483         set_next_buddy(se);
6484
6485         yield_task_fair(rq);
6486
6487         return true;
6488 }
6489
6490 #ifdef CONFIG_SMP
6491 /**************************************************
6492  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6493  *
6494  * BASICS
6495  *
6496  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6497  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6498  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6499  *
6500  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6501  *
6502  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6503  * W_i,0 is defined as:
6504  *
6505  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6506  *
6507  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6508  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6509  *
6510  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6511  * weight:
6512  *
6513  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6514  *
6515  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6516  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6517  * can also include other factors [XXX].
6518  *
6519  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6520  * directly from (1):
6521  *
6522  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6523  *
6524  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6525  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6526  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6527  *
6528  * [XXX expand on:
6529  *     - infeasible weights;
6530  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6531  *
6532  *
6533  * SCHED DOMAINS
6534  *
6535  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6536  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6537  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6538  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6539  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6540  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6541  * the groups.
6542  *
6543  * This yields:
6544  *
6545  *     log_2 n     1     n
6546  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6547  *     i = 0      2^i   2^i
6548  *                               `- size of each group
6549  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6550  *         |         `- freq
6551  *         `- sum over all levels
6552  *
6553  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6554  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6555  *
6556  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6557  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6558  *
6559  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6560  *
6561  *             log_2 n
6562  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6563  *             k = 0
6564  *
6565  * And you'll find that:
6566  *
6567  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6568  *
6569  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6570  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6571  * of:
6572  *
6573  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6574  *
6575  *
6576  * WORK CONSERVING
6577  *
6578  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6579  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6580  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6581  *
6582  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6583  * time.
6584  *
6585  * [XXX more?]
6586  *
6587  *
6588  * CGROUPS
6589  *
6590  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6591  *
6592  *                                s_k,i
6593  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6594  *                                 S_k
6595  *
6596  * Where
6597  *
6598  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6599  *
6600  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6601  *
6602  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6603  * property.
6604  *
6605  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6606  *      rewrite all of this once again.]
6607  */
6608
6609 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6610
6611 enum fbq_type { regular, remote, all };
6612
6613 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6614 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6615 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6616 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6617
6618 struct lb_env {
6619         struct sched_domain     *sd;
6620
6621         struct rq               *src_rq;
6622         int                     src_cpu;
6623
6624         int                     dst_cpu;
6625         struct rq               *dst_rq;
6626
6627         struct cpumask          *dst_grpmask;
6628         int                     new_dst_cpu;
6629         enum cpu_idle_type      idle;
6630         long                    imbalance;
6631         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6632         struct cpumask          *cpus;
6633
6634         unsigned int            flags;
6635
6636         unsigned int            loop;
6637         unsigned int            loop_break;
6638         unsigned int            loop_max;
6639
6640         enum fbq_type           fbq_type;
6641         struct list_head        tasks;
6642 };
6643
6644 /*
6645  * Is this task likely cache-hot:
6646  */
6647 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6648 {
6649         s64 delta;
6650
6651         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6652
6653         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6654                 return 0;
6655
6656         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6657                 return 0;
6658
6659         /*
6660          * Buddy candidates are cache hot:
6661          */
6662         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6663                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6664                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6665                 return 1;
6666
6667         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6668                 return 1;
6669         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6670                 return 0;
6671
6672         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6673
6674         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6675 }
6676
6677 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6678 /*
6679  * Returns 1, if task migration degrades locality
6680  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6681  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6682  */
6683 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6684 {
6685         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6686         unsigned long src_faults, dst_faults;
6687         int src_nid, dst_nid;
6688
6689         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6690                 return -1;
6691
6692         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6693                 return -1;
6694
6695         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6696         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6697
6698         if (src_nid == dst_nid)
6699                 return -1;
6700
6701         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6702         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6703                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6704                         return 1;
6705                 else
6706                         return -1;
6707         }
6708
6709         /* Encourage migration to the preferred node. */
6710         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6711                 return 0;
6712
6713         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
6714         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE)
6715                 return -1;
6716
6717         if (numa_group) {
6718                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6719                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6720         } else {
6721                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6722                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6723         }
6724
6725         return dst_faults < src_faults;
6726 }
6727
6728 #else
6729 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6730                                              struct lb_env *env)
6731 {
6732         return -1;
6733 }
6734 #endif
6735
6736 /*
6737  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6738  */
6739 static
6740 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6741 {
6742         int tsk_cache_hot;
6743
6744         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6745
6746         /*
6747          * We do not migrate tasks that are:
6748          * 1) throttled_lb_pair, or
6749          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6750          * 3) running (obviously), or
6751          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6752          */
6753         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6754                 return 0;
6755
6756         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6757                 int cpu;
6758
6759                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6760
6761                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6762
6763                 /*
6764                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6765                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6766                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6767                  *
6768                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
6769                  * already computed one in current iteration.
6770                  */
6771                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6772                         return 0;
6773
6774                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6775                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6776                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
6777                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6778                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6779                                 break;
6780                         }
6781                 }
6782
6783                 return 0;
6784         }
6785
6786         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6787         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6788
6789         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6790                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6791                 return 0;
6792         }
6793
6794         /*
6795          * Aggressive migration if:
6796          * 1) destination numa is preferred
6797          * 2) task is cache cold, or
6798          * 3) too many balance attempts have failed.
6799          */
6800         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6801         if (tsk_cache_hot == -1)
6802                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6803
6804         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6805             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6806                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6807                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
6808                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
6809                 }
6810                 return 1;
6811         }
6812
6813         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6814         return 0;
6815 }
6816
6817 /*
6818  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6819  */
6820 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6821 {
6822         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6823
6824         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6825         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
6826         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6827 }
6828
6829 /*
6830  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6831  * part of active balancing operations within "domain".
6832  *
6833  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6834  */
6835 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6836 {
6837         struct task_struct *p, *n;
6838
6839         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6840
6841         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6842                 if (!can_migrate_task(p, env))
6843                         continue;
6844
6845                 detach_task(p, env);
6846
6847                 /*
6848                  * Right now, this is only the second place where
6849                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6850                  * so we can safely collect stats here rather than
6851                  * inside detach_tasks().
6852                  */
6853                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
6854                 return p;
6855         }
6856         return NULL;
6857 }
6858
6859 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6860
6861 /*
6862  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6863  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6864  *
6865  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6866  */
6867 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6868 {
6869         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6870         struct task_struct *p;
6871         unsigned long load;
6872         int detached = 0;
6873
6874         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6875
6876         if (env->imbalance <= 0)
6877                 return 0;
6878
6879         while (!list_empty(tasks)) {
6880                 /*
6881                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6882                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6883                  */
6884                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6885                         break;
6886
6887                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6888
6889                 env->loop++;
6890                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6891                 if (env->loop > env->loop_max)
6892                         break;
6893
6894                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6895                 if (env->loop > env->loop_break) {
6896                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6897                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6898                         break;
6899                 }
6900
6901                 if (!can_migrate_task(p, env))
6902                         goto next;
6903
6904                 load = task_h_load(p);
6905
6906                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6907                         goto next;
6908
6909                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6910                         goto next;
6911
6912                 detach_task(p, env);
6913                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6914
6915                 detached++;
6916                 env->imbalance -= load;
6917
6918 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6919                 /*
6920                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6921                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6922                  * the critical section.
6923                  */
6924                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6925                         break;
6926 #endif
6927
6928                 /*
6929                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6930                  * weighted load.
6931                  */
6932                 if (env->imbalance <= 0)
6933                         break;
6934
6935                 continue;
6936 next:
6937                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6938         }
6939
6940         /*
6941          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6942          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6943          * than inside detach_one_task().
6944          */
6945         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
6946
6947         return detached;
6948 }
6949
6950 /*
6951  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6952  */
6953 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6954 {
6955         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6956
6957         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6958         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
6959         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6960         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6961 }
6962
6963 /*
6964  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6965  * its new rq.
6966  */
6967 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6968 {
6969         struct rq_flags rf;
6970
6971         rq_lock(rq, &rf);
6972         update_rq_clock(rq);
6973         attach_task(rq, p);
6974         rq_unlock(rq, &rf);
6975 }
6976
6977 /*
6978  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6979  * new rq.
6980  */
6981 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6982 {
6983         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6984         struct task_struct *p;
6985         struct rq_flags rf;
6986
6987         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
6988         update_rq_clock(env->dst_rq);
6989
6990         while (!list_empty(tasks)) {
6991                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6992                 list_del_init(&p->se.group_node);
6993
6994                 attach_task(env->dst_rq, p);
6995         }
6996
6997         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
6998 }
6999
7000 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7001
7002 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7003 {
7004         if (cfs_rq->load.weight)
7005                 return false;
7006
7007         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7008                 return false;
7009
7010         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7011                 return false;
7012
7013         if (cfs_rq->runnable_load_sum)
7014                 return false;
7015
7016         return true;
7017 }
7018
7019 static void update_blocked_averages(int cpu)
7020 {
7021         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7022         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7023         struct rq_flags rf;
7024
7025         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7026         update_rq_clock(rq);
7027
7028         /*
7029          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7030          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7031          */
7032         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7033                 struct sched_entity *se;
7034
7035                 /* throttled entities do not contribute to load */
7036                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7037                         continue;
7038
7039                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
7040                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7041
7042                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7043                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7044                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7045                         update_load_avg(se, 0);
7046
7047                 /*
7048                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7049                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7050                  */
7051                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7052                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7053         }
7054         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7055 }
7056
7057 /*
7058  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7059  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7060  * group is a fraction of its parents load.
7061  */
7062 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7063 {
7064         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7065         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7066         unsigned long now = jiffies;
7067         unsigned long load;
7068
7069         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7070                 return;
7071
7072         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7073         for_each_sched_entity(se) {
7074                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7075                 cfs_rq->h_load_next = se;
7076                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7077                         break;
7078         }
7079
7080         if (!se) {
7081                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7082                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7083         }
7084
7085         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7086                 load = cfs_rq->h_load;
7087                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7088                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7089                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7090                 cfs_rq->h_load = load;
7091                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7092         }
7093 }
7094
7095 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7096 {
7097         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7098
7099         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7100         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7101                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7102 }
7103 #else
7104 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7105 {
7106         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7107         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7108         struct rq_flags rf;
7109
7110         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7111         update_rq_clock(rq);
7112         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
7113         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7114 }
7115
7116 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7117 {
7118         return p->se.avg.load_avg;
7119 }
7120 #endif
7121
7122 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7123
7124 enum group_type {
7125         group_other = 0,
7126         group_imbalanced,
7127         group_overloaded,
7128 };
7129
7130 /*
7131  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7132  */
7133 struct sg_lb_stats {
7134         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7135         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7136         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7137         unsigned long load_per_task;
7138         unsigned long group_capacity;
7139         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7140         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7141         unsigned int idle_cpus;
7142         unsigned int group_weight;
7143         enum group_type group_type;
7144         int group_no_capacity;
7145 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7146         unsigned int nr_numa_running;
7147         unsigned int nr_preferred_running;
7148 #endif
7149 };
7150
7151 /*
7152  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7153  *               during load balancing.
7154  */
7155 struct sd_lb_stats {
7156         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7157         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7158         unsigned long total_running;
7159         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7160         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7161         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7162
7163         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7164         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7165 };
7166
7167 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7168 {
7169         /*
7170          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7171          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7172          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7173          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7174          */
7175         *sds = (struct sd_lb_stats){
7176                 .busiest = NULL,
7177                 .local = NULL,
7178                 .total_running = 0UL,
7179                 .total_load = 0UL,
7180                 .total_capacity = 0UL,
7181                 .busiest_stat = {
7182                         .avg_load = 0UL,
7183                         .sum_nr_running = 0,
7184                         .group_type = group_other,
7185                 },
7186         };
7187 }
7188
7189 /**
7190  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7191  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7192  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7193  *
7194  * Return: The load index.
7195  */
7196 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7197                                         enum cpu_idle_type idle)
7198 {
7199         int load_idx;
7200
7201         switch (idle) {
7202         case CPU_NOT_IDLE:
7203                 load_idx = sd->busy_idx;
7204                 break;
7205
7206         case CPU_NEWLY_IDLE:
7207                 load_idx = sd->newidle_idx;
7208                 break;
7209         default:
7210                 load_idx = sd->idle_idx;
7211                 break;
7212         }
7213
7214         return load_idx;
7215 }
7216
7217 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7218 {
7219         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7220         u64 total, used, age_stamp, avg;
7221         s64 delta;
7222
7223         /*
7224          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7225          * we read them once before doing sanity checks on them.
7226          */
7227         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7228         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7229         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7230
7231         if (unlikely(delta < 0))
7232                 delta = 0;
7233
7234         total = sched_avg_period() + delta;
7235
7236         used = div_u64(avg, total);
7237
7238         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7239                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7240
7241         return 1;
7242 }
7243
7244 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7245 {
7246         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7247         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7248
7249         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7250
7251         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7252         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7253
7254         if (!capacity)
7255                 capacity = 1;
7256
7257         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7258         sdg->sgc->capacity = capacity;
7259         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7260 }
7261
7262 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7263 {
7264         struct sched_domain *child = sd->child;
7265         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7266         unsigned long capacity, min_capacity;
7267         unsigned long interval;
7268
7269         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7270         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7271         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7272
7273         if (!child) {
7274                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7275                 return;
7276         }
7277
7278         capacity = 0;
7279         min_capacity = ULONG_MAX;
7280
7281         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7282                 /*
7283                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7284                  * span the current group.
7285                  */
7286
7287                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7288                         struct sched_group_capacity *sgc;
7289                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7290
7291                         /*
7292                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7293                          * gets here before we've attached the domains to the
7294                          * runqueues.
7295                          *
7296                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7297                          * in update_cpu_capacity().
7298                          *
7299                          * This avoids capacity from being 0 and
7300                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7301                          */
7302                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7303                                 capacity += capacity_of(cpu);
7304                         } else {
7305                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7306                                 capacity += sgc->capacity;
7307                         }
7308
7309                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7310                 }
7311         } else  {
7312                 /*
7313                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7314                  * span the current group.
7315                  */
7316
7317                 group = child->groups;
7318                 do {
7319                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7320
7321                         capacity += sgc->capacity;
7322                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7323                         group = group->next;
7324                 } while (group != child->groups);
7325         }
7326
7327         sdg->sgc->capacity = capacity;
7328         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7329 }
7330
7331 /*
7332  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7333  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7334  * Return true is the capacity is reduced
7335  */
7336 static inline int
7337 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7338 {
7339         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7340                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7341 }
7342
7343 /*
7344  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7345  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7346  *
7347  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7348  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7349  * Something like:
7350  *
7351  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7352  *              *     * * *
7353  *
7354  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7355  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7356  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7357  *
7358  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7359  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7360  * moving tasks due to affinity constraints.
7361  *
7362  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7363  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7364  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7365  * to create an effective group imbalance.
7366  *
7367  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7368  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7369  * subtle and fragile situation.
7370  */
7371
7372 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7373 {
7374         return group->sgc->imbalance;
7375 }
7376
7377 /*
7378  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7379  * be used by some tasks.
7380  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7381  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7382  * available capacity for CFS tasks.
7383  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7384  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7385  * capacity in meaningful for the load balancer.
7386  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7387  * any benefit for the load balance.
7388  */
7389 static inline bool
7390 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7391 {
7392         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7393                 return true;
7394
7395         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7396                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7397                 return true;
7398
7399         return false;
7400 }
7401
7402 /*
7403  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7404  *  handle.
7405  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7406  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7407  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7408  *  false.
7409  */
7410 static inline bool
7411 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7412 {
7413         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7414                 return false;
7415
7416         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7417                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7418                 return true;
7419
7420         return false;
7421 }
7422
7423 /*
7424  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7425  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7426  */
7427 static inline bool
7428 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7429 {
7430         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7431                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7432 }
7433
7434 static inline enum
7435 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7436                           struct sg_lb_stats *sgs)
7437 {
7438         if (sgs->group_no_capacity)
7439                 return group_overloaded;
7440
7441         if (sg_imbalanced(group))
7442                 return group_imbalanced;
7443
7444         return group_other;
7445 }
7446
7447 /**
7448  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7449  * @env: The load balancing environment.
7450  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7451  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7452  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7453  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7454  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7455  */
7456 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7457                         struct sched_group *group, int load_idx,
7458                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7459                         bool *overload)
7460 {
7461         unsigned long load;
7462         int i, nr_running;
7463
7464         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7465
7466         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7467                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7468
7469                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7470                 if (local_group)
7471                         load = target_load(i, load_idx);
7472                 else
7473                         load = source_load(i, load_idx);
7474
7475                 sgs->group_load += load;
7476                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7477                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7478
7479                 nr_running = rq->nr_running;
7480                 if (nr_running > 1)
7481                         *overload = true;
7482
7483 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7484                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7485                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7486 #endif
7487                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
7488                 /*
7489                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7490                  */
7491                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7492                         sgs->idle_cpus++;
7493         }
7494
7495         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7496         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7497         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7498
7499         if (sgs->sum_nr_running)
7500                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7501
7502         sgs->group_weight = group->group_weight;
7503
7504         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7505         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7506 }
7507
7508 /**
7509  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7510  * @env: The load balancing environment.
7511  * @sds: sched_domain statistics
7512  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7513  * @sgs: sched_group statistics
7514  *
7515  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7516  * busiest group.
7517  *
7518  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7519  * busiest group. %false otherwise.
7520  */
7521 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7522                                    struct sd_lb_stats *sds,
7523                                    struct sched_group *sg,
7524                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7525 {
7526         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7527
7528         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7529                 return true;
7530
7531         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7532                 return false;
7533
7534         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7535                 return false;
7536
7537         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7538                 goto asym_packing;
7539
7540         /*
7541          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7542          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7543          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7544          * power/energy consequences are not considered.
7545          */
7546         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7547             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7548                 return false;
7549
7550 asym_packing:
7551         /* This is the busiest node in its class. */
7552         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7553                 return true;
7554
7555         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
7556         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7557                 return true;
7558         /*
7559          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
7560          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
7561          * of lower priority than ourself as busy.
7562          */
7563         if (sgs->sum_nr_running &&
7564             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
7565                 if (!sds->busiest)
7566                         return true;
7567
7568                 /* Prefer to move from lowest priority cpu's work */
7569                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
7570                                       sg->asym_prefer_cpu))
7571                         return true;
7572         }
7573
7574         return false;
7575 }
7576
7577 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7578 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7579 {
7580         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7581                 return regular;
7582         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7583                 return remote;
7584         return all;
7585 }
7586
7587 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7588 {
7589         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7590                 return regular;
7591         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7592                 return remote;
7593         return all;
7594 }
7595 #else
7596 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7597 {
7598         return all;
7599 }
7600
7601 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7602 {
7603         return regular;
7604 }
7605 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7606
7607 /**
7608  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7609  * @env: The load balancing environment.
7610  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7611  */
7612 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7613 {
7614         struct sched_domain_shared *shared = env->sd->shared;
7615         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7616         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7617         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
7618         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7619         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7620         bool overload = false;
7621
7622         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7623                 prefer_sibling = 1;
7624
7625         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7626
7627         do {
7628                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7629                 int local_group;
7630
7631                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
7632                 if (local_group) {
7633                         sds->local = sg;
7634                         sgs = local;
7635
7636                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7637                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7638                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7639                 }
7640
7641                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7642                                                 &overload);
7643
7644                 if (local_group)
7645                         goto next_group;
7646
7647                 /*
7648                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7649                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7650                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7651                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7652                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7653                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7654                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7655                  * the tasks on the system).
7656                  */
7657                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7658                     group_has_capacity(env, local) &&
7659                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
7660                         sgs->group_no_capacity = 1;
7661                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7662                 }
7663
7664                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7665                         sds->busiest = sg;
7666                         sds->busiest_stat = *sgs;
7667                 }
7668
7669 next_group:
7670                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7671                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
7672                 sds->total_load += sgs->group_load;
7673                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7674
7675                 sg = sg->next;
7676         } while (sg != env->sd->groups);
7677
7678         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7679                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7680
7681         if (!env->sd->parent) {
7682                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7683                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7684                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7685         }
7686
7687         if (!shared)
7688                 return;
7689
7690         /*
7691          * Since these are sums over groups they can contain some CPUs
7692          * multiple times for the NUMA domains.
7693          *
7694          * Currently only wake_affine_llc() and find_busiest_group()
7695          * uses these numbers, only the last is affected by this problem.
7696          *
7697          * XXX fix that.
7698          */
7699         WRITE_ONCE(shared->nr_running,  sds->total_running);
7700         WRITE_ONCE(shared->load,        sds->total_load);
7701         WRITE_ONCE(shared->capacity,    sds->total_capacity);
7702 }
7703
7704 /**
7705  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7706  *                      sched domain.
7707  *
7708  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7709  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7710  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7711  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7712  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7713  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7714  *
7715  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7716  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7717  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7718  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7719  * number.
7720  *
7721  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7722  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7723  *
7724  * @env: The load balancing environment.
7725  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7726  */
7727 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7728 {
7729         int busiest_cpu;
7730
7731         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7732                 return 0;
7733
7734         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7735                 return 0;
7736
7737         if (!sds->busiest)
7738                 return 0;
7739
7740         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
7741         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
7742                 return 0;
7743
7744         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7745                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7746                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7747
7748         return 1;
7749 }
7750
7751 /**
7752  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7753  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7754  *                      load balancing.
7755  * @env: The load balancing environment.
7756  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7757  */
7758 static inline
7759 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7760 {
7761         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7762         unsigned int imbn = 2;
7763         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7764         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7765
7766         local = &sds->local_stat;
7767         busiest = &sds->busiest_stat;
7768
7769         if (!local->sum_nr_running)
7770                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7771         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7772                 imbn = 1;
7773
7774         scaled_busy_load_per_task =
7775                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7776                 busiest->group_capacity;
7777
7778         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7779             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7780                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7781                 return;
7782         }
7783
7784         /*
7785          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7786          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7787          * moving them.
7788          */
7789
7790         capa_now += busiest->group_capacity *
7791                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7792         capa_now += local->group_capacity *
7793                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7794         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7795
7796         /* Amount of load we'd subtract */
7797         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7798                 capa_move += busiest->group_capacity *
7799                             min(busiest->load_per_task,
7800                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7801         }
7802
7803         /* Amount of load we'd add */
7804         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7805             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7806                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7807                       local->group_capacity;
7808         } else {
7809                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7810                       local->group_capacity;
7811         }
7812         capa_move += local->group_capacity *
7813                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7814         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7815
7816         /* Move if we gain throughput */
7817         if (capa_move > capa_now)
7818                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7819 }
7820
7821 /**
7822  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7823  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7824  * @env: load balance environment
7825  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7826  */
7827 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7828 {
7829         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7830         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7831
7832         local = &sds->local_stat;
7833         busiest = &sds->busiest_stat;
7834
7835         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7836                 /*
7837                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7838                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7839                  */
7840                 busiest->load_per_task =
7841                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7842         }
7843
7844         /*
7845          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7846          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7847          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7848          * skipped when updating the busiest sg:
7849          */
7850         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7851             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7852                 env->imbalance = 0;
7853                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7854         }
7855
7856         /*
7857          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7858          */
7859         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7860             local->group_type   == group_overloaded) {
7861                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7862                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7863                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7864                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
7865                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7866                 } else
7867                         load_above_capacity = ~0UL;
7868         }
7869
7870         /*
7871          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7872          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7873          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7874          * we also don't want to reduce the group load below the group
7875          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7876          */
7877         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7878
7879         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7880         env->imbalance = min(
7881                 max_pull * busiest->group_capacity,
7882                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7883         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7884
7885         /*
7886          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7887          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7888          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7889          * moved
7890          */
7891         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7892                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7893 }
7894
7895 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7896
7897 /**
7898  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7899  * if there is an imbalance.
7900  *
7901  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7902  * to restore balance.
7903  *
7904  * @env: The load balancing environment.
7905  *
7906  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7907  */
7908 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7909 {
7910         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7911         struct sd_lb_stats sds;
7912
7913         init_sd_lb_stats(&sds);
7914
7915         /*
7916          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7917          * this level.
7918          */
7919         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7920         local = &sds.local_stat;
7921         busiest = &sds.busiest_stat;
7922
7923         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7924         if (check_asym_packing(env, &sds))
7925                 return sds.busiest;
7926
7927         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7928         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7929                 goto out_balanced;
7930
7931         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
7932         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7933                                                 / sds.total_capacity;
7934
7935         /*
7936          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7937          * work because they assume all things are equal, which typically
7938          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7939          */
7940         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7941                 goto force_balance;
7942
7943         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7944         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7945             busiest->group_no_capacity)
7946                 goto force_balance;
7947
7948         /*
7949          * If the local group is busier than the selected busiest group
7950          * don't try and pull any tasks.
7951          */
7952         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7953                 goto out_balanced;
7954
7955         /*
7956          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7957          * average load.
7958          */
7959         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7960                 goto out_balanced;
7961
7962         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7963                 /*
7964                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7965                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7966                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7967                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7968                  * might end up to just move the imbalance on another group
7969                  */
7970                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7971                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7972                         goto out_balanced;
7973         } else {
7974                 /*
7975                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7976                  * imbalance_pct to be conservative.
7977                  */
7978                 if (100 * busiest->avg_load <=
7979                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7980                         goto out_balanced;
7981         }
7982
7983 force_balance:
7984         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7985         calculate_imbalance(env, &sds);
7986         return sds.busiest;
7987
7988 out_balanced:
7989         env->imbalance = 0;
7990         return NULL;
7991 }
7992
7993 /*
7994  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7995  */
7996 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7997                                      struct sched_group *group)
7998 {
7999         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8000         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8001         int i;
8002
8003         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8004                 unsigned long capacity, wl;
8005                 enum fbq_type rt;
8006
8007                 rq = cpu_rq(i);
8008                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8009
8010                 /*
8011                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8012                  *  - regular: there are !numa tasks
8013                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8014                  *  - all:     there is no distinction
8015                  *
8016                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8017                  * ignore those when there's better options.
8018                  *
8019                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8020                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8021                  * queue by moving tasks around inside the node.
8022                  *
8023                  * If we cannot move enough load due to this classification
8024                  * the next pass will adjust the group classification and
8025                  * allow migration of more tasks.
8026                  *
8027                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8028                  */
8029                 if (rt > env->fbq_type)
8030                         continue;
8031
8032                 capacity = capacity_of(i);
8033
8034                 wl = weighted_cpuload(rq);
8035
8036                 /*
8037                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8038                  * which is not scaled with the cpu capacity.
8039                  */
8040
8041                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8042                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8043                         continue;
8044
8045                 /*
8046                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
8047                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
8048                  * that the load can be moved away from the cpu that is
8049                  * potentially running at a lower capacity.
8050                  *
8051                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8052                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8053                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8054                  * our previous maximum.
8055                  */
8056                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8057                         busiest_load = wl;
8058                         busiest_capacity = capacity;
8059                         busiest = rq;
8060                 }
8061         }
8062
8063         return busiest;
8064 }
8065
8066 /*
8067  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8068  * so long as it is large enough.
8069  */
8070 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8071
8072 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8073 {
8074         struct sched_domain *sd = env->sd;
8075
8076         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8077
8078                 /*
8079                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8080                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8081                  * highest priority CPUs.
8082                  */
8083                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8084                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8085                         return 1;
8086         }
8087
8088         /*
8089          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8090          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8091          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8092          * available on dst_cpu.
8093          */
8094         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8095             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8096                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8097                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8098                         return 1;
8099         }
8100
8101         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8102 }
8103
8104 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8105
8106 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8107 {
8108         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8109         int cpu, balance_cpu = -1;
8110
8111         /*
8112          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8113          * to do the newly idle load balance.
8114          */
8115         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8116                 return 1;
8117
8118         /* Try to find first idle cpu */
8119         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8120                 if (!idle_cpu(cpu))
8121                         continue;
8122
8123                 balance_cpu = cpu;
8124                 break;
8125         }
8126
8127         if (balance_cpu == -1)
8128                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8129
8130         /*
8131          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8132          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8133          */
8134         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8135 }
8136
8137 /*
8138  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8139  * tasks if there is an imbalance.
8140  */
8141 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8142                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8143                         int *continue_balancing)
8144 {
8145         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8146         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8147         struct sched_group *group;
8148         struct rq *busiest;
8149         struct rq_flags rf;
8150         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8151
8152         struct lb_env env = {
8153                 .sd             = sd,
8154                 .dst_cpu        = this_cpu,
8155                 .dst_rq         = this_rq,
8156                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8157                 .idle           = idle,
8158                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8159                 .cpus           = cpus,
8160                 .fbq_type       = all,
8161                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8162         };
8163
8164         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8165
8166         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8167
8168 redo:
8169         if (!should_we_balance(&env)) {
8170                 *continue_balancing = 0;
8171                 goto out_balanced;
8172         }
8173
8174         group = find_busiest_group(&env);
8175         if (!group) {
8176                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8177                 goto out_balanced;
8178         }
8179
8180         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8181         if (!busiest) {
8182                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8183                 goto out_balanced;
8184         }
8185
8186         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8187
8188         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8189
8190         env.src_cpu = busiest->cpu;
8191         env.src_rq = busiest;
8192
8193         ld_moved = 0;
8194         if (busiest->nr_running > 1) {
8195                 /*
8196                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8197                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8198                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8199                  * correctly treated as an imbalance.
8200                  */
8201                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8202                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8203
8204 more_balance:
8205                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8206                 update_rq_clock(busiest);
8207
8208                 /*
8209                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8210                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8211                  */
8212                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8213
8214                 /*
8215                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8216                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8217                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8218                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8219                  * See task_rq_lock() family for the details.
8220                  */
8221
8222                 rq_unlock(busiest, &rf);
8223
8224                 if (cur_ld_moved) {
8225                         attach_tasks(&env);
8226                         ld_moved += cur_ld_moved;
8227                 }
8228
8229                 local_irq_restore(rf.flags);
8230
8231                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8232                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8233                         goto more_balance;
8234                 }
8235
8236                 /*
8237                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8238                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8239                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8240                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8241                  * sched_group.
8242                  *
8243                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8244                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8245                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8246                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8247                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8248                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8249                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8250                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8251                  * This however should not happen so much in practice and
8252                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8253                  * excess load moved.
8254                  */
8255                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8256
8257                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8258                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8259
8260                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8261                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8262                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8263                         env.loop         = 0;
8264                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8265
8266                         /*
8267                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8268                          * need to continue with same src_cpu.
8269                          */
8270                         goto more_balance;
8271                 }
8272
8273                 /*
8274                  * We failed to reach balance because of affinity.
8275                  */
8276                 if (sd_parent) {
8277                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8278
8279                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8280                                 *group_imbalance = 1;
8281                 }
8282
8283                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8284                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8285                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8286                         /*
8287                          * Attempting to continue load balancing at the current
8288                          * sched_domain level only makes sense if there are
8289                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8290                          * pull load from which are not contained within the
8291                          * destination group that is receiving any migrated
8292                          * load.
8293                          */
8294                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8295                                 env.loop = 0;
8296                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8297                                 goto redo;
8298                         }
8299                         goto out_all_pinned;
8300                 }
8301         }
8302
8303         if (!ld_moved) {
8304                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8305                 /*
8306                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8307                  * We do not want newidle balance, which can be very
8308                  * frequent, pollute the failure counter causing
8309                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8310                  */
8311                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8312                         sd->nr_balance_failed++;
8313
8314                 if (need_active_balance(&env)) {
8315                         unsigned long flags;
8316
8317                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8318
8319                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8320                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8321                          * moved to this_cpu
8322                          */
8323                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8324                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8325                                                             flags);
8326                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8327                                 goto out_one_pinned;
8328                         }
8329
8330                         /*
8331                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8332                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8333                          * only after active load balance is finished.
8334                          */
8335                         if (!busiest->active_balance) {
8336                                 busiest->active_balance = 1;
8337                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8338                                 active_balance = 1;
8339                         }
8340                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8341
8342                         if (active_balance) {
8343                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8344                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8345                                         &busiest->active_balance_work);
8346                         }
8347
8348                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8349                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8350                 }
8351         } else
8352                 sd->nr_balance_failed = 0;
8353
8354         if (likely(!active_balance)) {
8355                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8356                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8357         } else {
8358                 /*
8359                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8360                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8361                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8362                  * detach_tasks).
8363                  */
8364                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8365                         sd->balance_interval *= 2;
8366         }
8367
8368         goto out;
8369
8370 out_balanced:
8371         /*
8372          * We reach balance although we may have faced some affinity
8373          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8374          */
8375         if (sd_parent) {
8376                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8377
8378                 if (*group_imbalance)
8379                         *group_imbalance = 0;
8380         }
8381
8382 out_all_pinned:
8383         /*
8384          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8385          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8386          * can try to migrate them.
8387          */
8388         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8389
8390         sd->nr_balance_failed = 0;
8391
8392 out_one_pinned:
8393         /* tune up the balancing interval */
8394         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8395                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8396                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8397                 sd->balance_interval *= 2;
8398
8399         ld_moved = 0;
8400 out:
8401         return ld_moved;
8402 }
8403
8404 static inline unsigned long
8405 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8406 {
8407         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8408
8409         if (cpu_busy)
8410                 interval *= sd->busy_factor;
8411
8412         /* scale ms to jiffies */
8413         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8414         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8415
8416         return interval;
8417 }
8418
8419 static inline void
8420 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8421 {
8422         unsigned long interval, next;
8423
8424         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8425         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8426         next = sd->last_balance + interval;
8427
8428         if (time_after(*next_balance, next))
8429                 *next_balance = next;
8430 }
8431
8432 /*
8433  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8434  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8435  */
8436 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
8437 {
8438         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8439         int this_cpu = this_rq->cpu;
8440         struct sched_domain *sd;
8441         int pulled_task = 0;
8442         u64 curr_cost = 0;
8443
8444         /*
8445          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8446          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8447          */
8448         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8449
8450         /*
8451          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
8452          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
8453          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
8454          * re-start the picking loop.
8455          */
8456         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
8457
8458         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8459             !this_rq->rd->overload) {
8460                 rcu_read_lock();
8461                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8462                 if (sd)
8463                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8464                 rcu_read_unlock();
8465
8466                 goto out;
8467         }
8468
8469         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8470
8471         update_blocked_averages(this_cpu);
8472         rcu_read_lock();
8473         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8474                 int continue_balancing = 1;
8475                 u64 t0, domain_cost;
8476
8477                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8478                         continue;
8479
8480                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8481                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8482                         break;
8483                 }
8484
8485                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8486                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8487
8488                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8489                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8490                                                    &continue_balancing);
8491
8492                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8493                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8494                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8495
8496                         curr_cost += domain_cost;
8497                 }
8498
8499                 update_next_balance(sd, &next_balance);
8500
8501                 /*
8502                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8503                  * now runnable tasks on this rq.
8504                  */
8505                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8506                         break;
8507         }
8508         rcu_read_unlock();
8509
8510         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8511
8512         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8513                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8514
8515         /*
8516          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8517          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8518          * pretend we pulled a task.
8519          */
8520         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8521                 pulled_task = 1;
8522
8523 out:
8524         /* Move the next balance forward */
8525         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8526                 this_rq->next_balance = next_balance;
8527
8528         /* Is there a task of a high priority class? */
8529         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8530                 pulled_task = -1;
8531
8532         if (pulled_task)
8533                 this_rq->idle_stamp = 0;
8534
8535         rq_repin_lock(this_rq, rf);
8536
8537         return pulled_task;
8538 }
8539
8540 /*
8541  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8542  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8543  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8544  * avoids physical / logical imbalances.
8545  */
8546 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8547 {
8548         struct rq *busiest_rq = data;
8549         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8550         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8551         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8552         struct sched_domain *sd;
8553         struct task_struct *p = NULL;
8554         struct rq_flags rf;
8555
8556         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
8557
8558         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8559         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8560                      !busiest_rq->active_balance))
8561                 goto out_unlock;
8562
8563         /* Is there any task to move? */
8564         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8565                 goto out_unlock;
8566
8567         /*
8568          * This condition is "impossible", if it occurs
8569          * we need to fix it. Originally reported by
8570          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8571          */
8572         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8573
8574         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8575         rcu_read_lock();
8576         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8577                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8578                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8579                                 break;
8580         }
8581
8582         if (likely(sd)) {
8583                 struct lb_env env = {
8584                         .sd             = sd,
8585                         .dst_cpu        = target_cpu,
8586                         .dst_rq         = target_rq,
8587                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8588                         .src_rq         = busiest_rq,
8589                         .idle           = CPU_IDLE,
8590                         /*
8591                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
8592                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
8593                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
8594                          * about DST_PINNED.
8595                          */
8596                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
8597                 };
8598
8599                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8600                 update_rq_clock(busiest_rq);
8601
8602                 p = detach_one_task(&env);
8603                 if (p) {
8604                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8605                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8606                         sd->nr_balance_failed = 0;
8607                 } else {
8608                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8609                 }
8610         }
8611         rcu_read_unlock();
8612 out_unlock:
8613         busiest_rq->active_balance = 0;
8614         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
8615
8616         if (p)
8617                 attach_one_task(target_rq, p);
8618
8619         local_irq_enable();
8620
8621         return 0;
8622 }
8623
8624 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8625 {
8626         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8627 }
8628
8629 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8630 /*
8631  * idle load balancing details
8632  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8633  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8634  *   load balancing for all the idle CPUs.
8635  */
8636 static struct {
8637         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8638         atomic_t nr_cpus;
8639         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8640 } nohz ____cacheline_aligned;
8641
8642 static inline int find_new_ilb(void)
8643 {
8644         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8645
8646         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8647                 return ilb;
8648
8649         return nr_cpu_ids;
8650 }
8651
8652 /*
8653  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8654  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8655  * CPU (if there is one).
8656  */
8657 static void nohz_balancer_kick(void)
8658 {
8659         int ilb_cpu;
8660
8661         nohz.next_balance++;
8662
8663         ilb_cpu = find_new_ilb();
8664
8665         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8666                 return;
8667
8668         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8669                 return;
8670         /*
8671          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8672          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8673          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8674          * will be run before returning from the IPI.
8675          */
8676         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8677         return;
8678 }
8679
8680 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
8681 {
8682         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8683                 /*
8684                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8685                  */
8686                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8687                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8688                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8689                 }
8690                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8691         }
8692 }
8693
8694 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8695 {
8696         struct sched_domain *sd;
8697         int cpu = smp_processor_id();
8698
8699         rcu_read_lock();
8700         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8701
8702         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8703                 goto unlock;
8704         sd->nohz_idle = 0;
8705
8706         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8707 unlock:
8708         rcu_read_unlock();
8709 }
8710
8711 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8712 {
8713         struct sched_domain *sd;
8714         int cpu = smp_processor_id();
8715
8716         rcu_read_lock();
8717         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8718
8719         if (!sd || sd->nohz_idle)
8720                 goto unlock;
8721         sd->nohz_idle = 1;
8722
8723         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8724 unlock:
8725         rcu_read_unlock();
8726 }
8727
8728 /*
8729  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8730  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8731  */
8732 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8733 {
8734         /*
8735          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8736          */
8737         if (!cpu_active(cpu))
8738                 return;
8739
8740         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
8741         if (!is_housekeeping_cpu(cpu))
8742                 return;
8743
8744         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8745                 return;
8746
8747         /*
8748          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8749          */
8750         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8751                 return;
8752
8753         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8754         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8755         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8756 }
8757 #endif
8758
8759 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8760
8761 /*
8762  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8763  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8764  */
8765 void update_max_interval(void)
8766 {
8767         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8768 }
8769
8770 /*
8771  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8772  * and initiates a balancing operation if so.
8773  *
8774  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8775  */
8776 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8777 {
8778         int continue_balancing = 1;
8779         int cpu = rq->cpu;
8780         unsigned long interval;
8781         struct sched_domain *sd;
8782         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8783         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8784         int update_next_balance = 0;
8785         int need_serialize, need_decay = 0;
8786         u64 max_cost = 0;
8787
8788         update_blocked_averages(cpu);
8789
8790         rcu_read_lock();
8791         for_each_domain(cpu, sd) {
8792                 /*
8793                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8794                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8795                  */
8796                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8797                         sd->max_newidle_lb_cost =
8798                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8799                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8800                         need_decay = 1;
8801                 }
8802                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8803
8804                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8805                         continue;
8806
8807                 /*
8808                  * Stop the load balance at this level. There is another
8809                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8810                  * actively.
8811                  */
8812                 if (!continue_balancing) {
8813                         if (need_decay)
8814                                 continue;
8815                         break;
8816                 }
8817
8818                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8819
8820                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8821                 if (need_serialize) {
8822                         if (!spin_trylock(&balancing))
8823                                 goto out;
8824                 }
8825
8826                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8827                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8828                                 /*
8829                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8830                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8831                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8832                                  */
8833                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8834                         }
8835                         sd->last_balance = jiffies;
8836                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8837                 }
8838                 if (need_serialize)
8839                         spin_unlock(&balancing);
8840 out:
8841                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8842                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8843                         update_next_balance = 1;
8844                 }
8845         }
8846         if (need_decay) {
8847                 /*
8848                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8849                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8850                  */
8851                 rq->max_idle_balance_cost =
8852                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8853         }
8854         rcu_read_unlock();
8855
8856         /*
8857          * next_balance will be updated only when there is a need.
8858          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8859          * updated.
8860          */
8861         if (likely(update_next_balance)) {
8862                 rq->next_balance = next_balance;
8863
8864 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8865                 /*
8866                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8867                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8868                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8869                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8870                  * balance for itself and we need to update the
8871                  * nohz.next_balance accordingly.
8872                  */
8873                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8874                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8875 #endif
8876         }
8877 }
8878
8879 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8880 /*
8881  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8882  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8883  */
8884 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8885 {
8886         int this_cpu = this_rq->cpu;
8887         struct rq *rq;
8888         int balance_cpu;
8889         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8890         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8891         int update_next_balance = 0;
8892
8893         if (idle != CPU_IDLE ||
8894             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8895                 goto end;
8896
8897         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8898                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8899                         continue;
8900
8901                 /*
8902                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8903                  * work being done for other cpus. Next load
8904                  * balancing owner will pick it up.
8905                  */
8906                 if (need_resched())
8907                         break;
8908
8909                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8910
8911                 /*
8912                  * If time for next balance is due,
8913                  * do the balance.
8914                  */
8915                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8916                         struct rq_flags rf;
8917
8918                         rq_lock_irq(rq, &rf);
8919                         update_rq_clock(rq);
8920                         cpu_load_update_idle(rq);
8921                         rq_unlock_irq(rq, &rf);
8922
8923                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8924                 }
8925
8926                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8927                         next_balance = rq->next_balance;
8928                         update_next_balance = 1;
8929                 }
8930         }
8931
8932         /*
8933          * next_balance will be updated only when there is a need.
8934          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8935          * updated.
8936          */
8937         if (likely(update_next_balance))
8938                 nohz.next_balance = next_balance;
8939 end:
8940         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8941 }
8942
8943 /*
8944  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8945  * of an idle cpu in the system.
8946  *   - This rq has more than one task.
8947  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8948  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8949  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8950  *     multiple busy cpu.
8951  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8952  *     domain span are idle.
8953  */
8954 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8955 {
8956         unsigned long now = jiffies;
8957         struct sched_domain_shared *sds;
8958         struct sched_domain *sd;
8959         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
8960         bool kick = false;
8961
8962         if (unlikely(rq->idle_balance))
8963                 return false;
8964
8965        /*
8966         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8967         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8968         */
8969         set_cpu_sd_state_busy();
8970         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8971
8972         /*
8973          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8974          * balancing.
8975          */
8976         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8977                 return false;
8978
8979         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8980                 return false;
8981
8982         if (rq->nr_running >= 2)
8983                 return true;
8984
8985         rcu_read_lock();
8986         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
8987         if (sds) {
8988                 /*
8989                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
8990                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
8991                  */
8992                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
8993                 if (nr_busy > 1) {
8994                         kick = true;
8995                         goto unlock;
8996                 }
8997
8998         }
8999
9000         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9001         if (sd) {
9002                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9003                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9004                         kick = true;
9005                         goto unlock;
9006                 }
9007         }
9008
9009         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9010         if (sd) {
9011                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9012                         if (i == cpu ||
9013                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9014                                 continue;
9015
9016                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9017                                 kick = true;
9018                                 goto unlock;
9019                         }
9020                 }
9021         }
9022 unlock:
9023         rcu_read_unlock();
9024         return kick;
9025 }
9026 #else
9027 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
9028 #endif
9029
9030 /*
9031  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9032  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9033  */
9034 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9035 {
9036         struct rq *this_rq = this_rq();
9037         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9038                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9039
9040         /*
9041          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
9042          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
9043          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9044          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
9045          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9046          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9047          */
9048         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
9049         rebalance_domains(this_rq, idle);
9050 }
9051
9052 /*
9053  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9054  */
9055 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9056 {
9057         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9058         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9059                 return;
9060
9061         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9062                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9063 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9064         if (nohz_kick_needed(rq))
9065                 nohz_balancer_kick();
9066 #endif
9067 }
9068
9069 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9070 {
9071         update_sysctl();
9072
9073         update_runtime_enabled(rq);
9074 }
9075
9076 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9077 {
9078         update_sysctl();
9079
9080         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9081         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9082 }
9083
9084 #endif /* CONFIG_SMP */
9085
9086 /*
9087  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9088  */
9089 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9090 {
9091         struct cfs_rq *cfs_rq;
9092         struct sched_entity *se = &curr->se;
9093
9094         for_each_sched_entity(se) {
9095                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9096                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9097         }
9098
9099         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9100                 task_tick_numa(rq, curr);
9101 }
9102
9103 /*
9104  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9105  *  - child not yet on the tasklist
9106  *  - preemption disabled
9107  */
9108 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9109 {
9110         struct cfs_rq *cfs_rq;
9111         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9112         struct rq *rq = this_rq();
9113         struct rq_flags rf;
9114
9115         rq_lock(rq, &rf);
9116         update_rq_clock(rq);
9117
9118         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9119         curr = cfs_rq->curr;
9120         if (curr) {
9121                 update_curr(cfs_rq);
9122                 se->vruntime = curr->vruntime;
9123         }
9124         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9125
9126         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9127                 /*
9128                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9129                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9130                  */
9131                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9132                 resched_curr(rq);
9133         }
9134
9135         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9136         rq_unlock(rq, &rf);
9137 }
9138
9139 /*
9140  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9141  * the current task.
9142  */
9143 static void
9144 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9145 {
9146         if (!task_on_rq_queued(p))
9147                 return;
9148
9149         /*
9150          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9151          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9152          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9153          */
9154         if (rq->curr == p) {
9155                 if (p->prio > oldprio)
9156                         resched_curr(rq);
9157         } else
9158                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9159 }
9160
9161 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9162 {
9163         struct sched_entity *se = &p->se;
9164
9165         /*
9166          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9167          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9168          * vruntime.
9169          */
9170         if (p->on_rq)
9171                 return true;
9172
9173         /*
9174          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9175          * But there are some cases where it has already been normalized:
9176          *
9177          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9178          *   wake_up_new_task().
9179          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9180          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9181          */
9182         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9183                 return true;
9184
9185         return false;
9186 }
9187
9188 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9189 /*
9190  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9191  * visible to the root
9192  */
9193 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9194 {
9195         struct cfs_rq *cfs_rq;
9196
9197         /* Start to propagate at parent */
9198         se = se->parent;
9199
9200         for_each_sched_entity(se) {
9201                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9202
9203                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
9204                         break;
9205
9206                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9207         }
9208 }
9209 #else
9210 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9211 #endif
9212
9213 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9214 {
9215         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9216
9217         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9218         update_load_avg(se, 0);
9219         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9220         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9221         propagate_entity_cfs_rq(se);
9222 }
9223
9224 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9225 {
9226         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9227
9228 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9229         /*
9230          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9231          * class maintain depth value), reset depth properly.
9232          */
9233         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9234 #endif
9235
9236         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9237         update_load_avg(se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9238         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9239         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9240         propagate_entity_cfs_rq(se);
9241 }
9242
9243 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9244 {
9245         struct sched_entity *se = &p->se;
9246         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9247
9248         if (!vruntime_normalized(p)) {
9249                 /*
9250                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9251                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9252                  */
9253                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9254                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9255         }
9256
9257         detach_entity_cfs_rq(se);
9258 }
9259
9260 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9261 {
9262         struct sched_entity *se = &p->se;
9263         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9264
9265         attach_entity_cfs_rq(se);
9266
9267         if (!vruntime_normalized(p))
9268                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9269 }
9270
9271 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9272 {
9273         detach_task_cfs_rq(p);
9274 }
9275
9276 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9277 {
9278         attach_task_cfs_rq(p);
9279
9280         if (task_on_rq_queued(p)) {
9281                 /*
9282                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9283                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9284                  * if we can still preempt the current task.
9285                  */
9286                 if (rq->curr == p)
9287                         resched_curr(rq);
9288                 else
9289                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9290         }
9291 }
9292
9293 /* Account for a task changing its policy or group.
9294  *
9295  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9296  * migrates between groups/classes.
9297  */
9298 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9299 {
9300         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9301
9302         for_each_sched_entity(se) {
9303                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9304
9305                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9306                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9307                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9308         }
9309 }
9310
9311 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9312 {
9313         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
9314         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9315 #ifndef CONFIG_64BIT
9316         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9317 #endif
9318 #ifdef CONFIG_SMP
9319 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9320         cfs_rq->propagate_avg = 0;
9321 #endif
9322         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
9323         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
9324 #endif
9325 }
9326
9327 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9328 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
9329 {
9330         struct sched_entity *se = &p->se;
9331
9332         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9333         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9334 }
9335
9336 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9337 {
9338         detach_task_cfs_rq(p);
9339         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9340
9341 #ifdef CONFIG_SMP
9342         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9343         p->se.avg.last_update_time = 0;
9344 #endif
9345         attach_task_cfs_rq(p);
9346 }
9347
9348 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
9349 {
9350         switch (type) {
9351         case TASK_SET_GROUP:
9352                 task_set_group_fair(p);
9353                 break;
9354
9355         case TASK_MOVE_GROUP:
9356                 task_move_group_fair(p);
9357                 break;
9358         }
9359 }
9360
9361 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9362 {
9363         int i;
9364
9365         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9366
9367         for_each_possible_cpu(i) {
9368                 if (tg->cfs_rq)
9369                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9370                 if (tg->se)
9371                         kfree(tg->se[i]);
9372         }
9373
9374         kfree(tg->cfs_rq);
9375         kfree(tg->se);
9376 }
9377
9378 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9379 {
9380         struct sched_entity *se;
9381         struct cfs_rq *cfs_rq;
9382         int i;
9383
9384         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9385         if (!tg->cfs_rq)
9386                 goto err;
9387         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9388         if (!tg->se)
9389                 goto err;
9390
9391         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9392
9393         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9394
9395         for_each_possible_cpu(i) {
9396                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9397                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9398                 if (!cfs_rq)
9399                         goto err;
9400
9401                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9402                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9403                 if (!se)
9404                         goto err_free_rq;
9405
9406                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9407                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9408                 init_entity_runnable_average(se);
9409         }
9410
9411         return 1;
9412
9413 err_free_rq:
9414         kfree(cfs_rq);
9415 err:
9416         return 0;
9417 }
9418
9419 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9420 {
9421         struct sched_entity *se;
9422         struct rq *rq;
9423         int i;
9424
9425         for_each_possible_cpu(i) {
9426                 rq = cpu_rq(i);
9427                 se = tg->se[i];
9428
9429                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9430                 update_rq_clock(rq);
9431                 attach_entity_cfs_rq(se);
9432                 sync_throttle(tg, i);
9433                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9434         }
9435 }
9436
9437 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9438 {
9439         unsigned long flags;
9440         struct rq *rq;
9441         int cpu;
9442
9443         for_each_possible_cpu(cpu) {
9444                 if (tg->se[cpu])
9445                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
9446
9447                 /*
9448                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9449                  * check on_list without danger of it being re-added.
9450                  */
9451                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9452                         continue;
9453
9454                 rq = cpu_rq(cpu);
9455
9456                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9457                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9458                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9459         }
9460 }
9461
9462 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9463                         struct sched_entity *se, int cpu,
9464                         struct sched_entity *parent)
9465 {
9466         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9467
9468         cfs_rq->tg = tg;
9469         cfs_rq->rq = rq;
9470         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9471
9472         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9473         tg->se[cpu] = se;
9474
9475         /* se could be NULL for root_task_group */
9476         if (!se)
9477                 return;
9478
9479         if (!parent) {
9480                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9481                 se->depth = 0;
9482         } else {
9483                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9484                 se->depth = parent->depth + 1;
9485         }
9486
9487         se->my_q = cfs_rq;
9488         /* guarantee group entities always have weight */
9489         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9490         se->parent = parent;
9491 }
9492
9493 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9494
9495 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9496 {
9497         int i;
9498
9499         /*
9500          * We can't change the weight of the root cgroup.
9501          */
9502         if (!tg->se[0])
9503                 return -EINVAL;
9504
9505         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9506
9507         mutex_lock(&shares_mutex);
9508         if (tg->shares == shares)
9509                 goto done;
9510
9511         tg->shares = shares;
9512         for_each_possible_cpu(i) {
9513                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9514                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
9515                 struct rq_flags rf;
9516
9517                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9518                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9519                 update_rq_clock(rq);
9520                 for_each_sched_entity(se) {
9521                         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9522                         update_cfs_shares(se);
9523                 }
9524                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9525         }
9526
9527 done:
9528         mutex_unlock(&shares_mutex);
9529         return 0;
9530 }
9531 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9532
9533 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9534
9535 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9536 {
9537         return 1;
9538 }
9539
9540 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9541
9542 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9543
9544 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9545
9546
9547 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9548 {
9549         struct sched_entity *se = &task->se;
9550         unsigned int rr_interval = 0;
9551
9552         /*
9553          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9554          * idle runqueue:
9555          */
9556         if (rq->cfs.load.weight)
9557                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9558
9559         return rr_interval;
9560 }
9561
9562 /*
9563  * All the scheduling class methods:
9564  */
9565 const struct sched_class fair_sched_class = {
9566         .next                   = &idle_sched_class,
9567         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9568         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9569         .yield_task             = yield_task_fair,
9570         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9571
9572         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9573
9574         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9575         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9576
9577 #ifdef CONFIG_SMP
9578         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9579         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9580
9581         .rq_online              = rq_online_fair,
9582         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9583
9584         .task_dead              = task_dead_fair,
9585         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9586 #endif
9587
9588         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9589         .task_tick              = task_tick_fair,
9590         .task_fork              = task_fork_fair,
9591
9592         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9593         .switched_from          = switched_from_fair,
9594         .switched_to            = switched_to_fair,
9595
9596         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9597
9598         .update_curr            = update_curr_fair,
9599
9600 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9601         .task_change_group      = task_change_group_fair,
9602 #endif
9603 };
9604
9605 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9606 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9607 {
9608         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
9609
9610         rcu_read_lock();
9611         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
9612                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9613         rcu_read_unlock();
9614 }
9615
9616 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9617 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9618 {
9619         int node;
9620         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9621
9622         for_each_online_node(node) {
9623                 if (p->numa_faults) {
9624                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9625                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9626                 }
9627                 if (p->numa_group) {
9628                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9629                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9630                 }
9631                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9632         }
9633 }
9634 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9635 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9636
9637 __init void init_sched_fair_class(void)
9638 {
9639 #ifdef CONFIG_SMP
9640         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9641
9642 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9643         nohz.next_balance = jiffies;
9644         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9645 #endif
9646 #endif /* SMP */
9647
9648 }