Merge tag 'mfd-next-4.14' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/lee/mfd
[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         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2807
2808         if (&rq->cfs == cfs_rq) {
2809                 /*
2810                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2811                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2812                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2813                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2814                  * the next tick/schedule should update.
2815                  *
2816                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2817                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2818                  * number include things like RT tasks.
2819                  *
2820                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2821                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2822                  *
2823                  * See cpu_util().
2824                  */
2825                 cpufreq_update_util(rq, 0);
2826         }
2827 }
2828
2829 #ifdef CONFIG_SMP
2830 /*
2831  * Approximate:
2832  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2833  */
2834 static u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2835 {
2836         unsigned int local_n;
2837
2838         if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2839                 return 0;
2840
2841         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2842         local_n = n;
2843
2844         /*
2845          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2846          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2847          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2848          *
2849          * To achieve constant time decay_load.
2850          */
2851         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2852                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2853                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2854         }
2855
2856         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2857         return val;
2858 }
2859
2860 static u32 __accumulate_pelt_segments(u64 periods, u32 d1, u32 d3)
2861 {
2862         u32 c1, c2, c3 = d3; /* y^0 == 1 */
2863
2864         /*
2865          * c1 = d1 y^p
2866          */
2867         c1 = decay_load((u64)d1, periods);
2868
2869         /*
2870          *            p-1
2871          * c2 = 1024 \Sum y^n
2872          *            n=1
2873          *
2874          *              inf        inf
2875          *    = 1024 ( \Sum y^n - \Sum y^n - y^0 )
2876          *              n=0        n=p
2877          */
2878         c2 = LOAD_AVG_MAX - decay_load(LOAD_AVG_MAX, periods) - 1024;
2879
2880         return c1 + c2 + c3;
2881 }
2882
2883 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2884
2885 /*
2886  * Accumulate the three separate parts of the sum; d1 the remainder
2887  * of the last (incomplete) period, d2 the span of full periods and d3
2888  * the remainder of the (incomplete) current period.
2889  *
2890  *           d1          d2           d3
2891  *           ^           ^            ^
2892  *           |           |            |
2893  *         |<->|<----------------->|<--->|
2894  * ... |---x---|------| ... |------|-----x (now)
2895  *
2896  *                           p-1
2897  * u' = (u + d1) y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0
2898  *                           n=1
2899  *
2900  *    = u y^p +                                 (Step 1)
2901  *
2902  *                     p-1
2903  *      d1 y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0         (Step 2)
2904  *                     n=1
2905  */
2906 static __always_inline u32
2907 accumulate_sum(u64 delta, int cpu, struct sched_avg *sa,
2908                unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2909 {
2910         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2911         u32 contrib = (u32)delta; /* p == 0 -> delta < 1024 */
2912         u64 periods;
2913
2914         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2915         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2916
2917         delta += sa->period_contrib;
2918         periods = delta / 1024; /* A period is 1024us (~1ms) */
2919
2920         /*
2921          * Step 1: decay old *_sum if we crossed period boundaries.
2922          */
2923         if (periods) {
2924                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods);
2925                 if (cfs_rq) {
2926                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2927                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods);
2928                 }
2929                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods);
2930
2931                 /*
2932                  * Step 2
2933                  */
2934                 delta %= 1024;
2935                 contrib = __accumulate_pelt_segments(periods,
2936                                 1024 - sa->period_contrib, delta);
2937         }
2938         sa->period_contrib = delta;
2939
2940         contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2941         if (weight) {
2942                 sa->load_sum += weight * contrib;
2943                 if (cfs_rq)
2944                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2945         }
2946         if (running)
2947                 sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2948
2949         return periods;
2950 }
2951
2952 /*
2953  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2954  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2955  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2956  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2957  *
2958  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2959  *      p0            p1           p2
2960  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2961  *
2962  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2963  *
2964  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2965  * following representation of historical load:
2966  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2967  *
2968  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2969  *   y^32 = 0.5
2970  *
2971  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2972  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2973  * (u_0).
2974  *
2975  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2976  * sum again by y is sufficient to update:
2977  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2978  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2979  */
2980 static __always_inline int
2981 ___update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2982                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2983 {
2984         u64 delta;
2985
2986         delta = now - sa->last_update_time;
2987         /*
2988          * This should only happen when time goes backwards, which it
2989          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2990          */
2991         if ((s64)delta < 0) {
2992                 sa->last_update_time = now;
2993                 return 0;
2994         }
2995
2996         /*
2997          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2998          * approximation of 1us and fast to compute.
2999          */
3000         delta >>= 10;
3001         if (!delta)
3002                 return 0;
3003
3004         sa->last_update_time += delta << 10;
3005
3006         /*
3007          * running is a subset of runnable (weight) so running can't be set if
3008          * runnable is clear. But there are some corner cases where the current
3009          * se has been already dequeued but cfs_rq->curr still points to it.
3010          * This means that weight will be 0 but not running for a sched_entity
3011          * but also for a cfs_rq if the latter becomes idle. As an example,
3012          * this happens during idle_balance() which calls
3013          * update_blocked_averages()
3014          */
3015         if (!weight)
3016                 running = 0;
3017
3018         /*
3019          * Now we know we crossed measurement unit boundaries. The *_avg
3020          * accrues by two steps:
3021          *
3022          * Step 1: accumulate *_sum since last_update_time. If we haven't
3023          * crossed period boundaries, finish.
3024          */
3025         if (!accumulate_sum(delta, cpu, sa, weight, running, cfs_rq))
3026                 return 0;
3027
3028         /*
3029          * Step 2: update *_avg.
3030          */
3031         sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib);
3032         if (cfs_rq) {
3033                 cfs_rq->runnable_load_avg =
3034                         div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib);
3035         }
3036         sa->util_avg = sa->util_sum / (LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib);
3037
3038         return 1;
3039 }
3040
3041 static int
3042 __update_load_avg_blocked_se(u64 now, int cpu, struct sched_entity *se)
3043 {
3044         return ___update_load_avg(now, cpu, &se->avg, 0, 0, NULL);
3045 }
3046
3047 static int
3048 __update_load_avg_se(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3049 {
3050         return ___update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
3051                                   se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3052                                   cfs_rq->curr == se, NULL);
3053 }
3054
3055 static int
3056 __update_load_avg_cfs_rq(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq)
3057 {
3058         return ___update_load_avg(now, cpu, &cfs_rq->avg,
3059                         scale_load_down(cfs_rq->load.weight),
3060                         cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
3061 }
3062
3063 /*
3064  * Signed add and clamp on underflow.
3065  *
3066  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3067  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3068  * values.
3069  */
3070 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3071         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3072         typeof(_val) val = (_val);                              \
3073         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3074                                                                 \
3075         res = var + val;                                        \
3076                                                                 \
3077         if (val < 0 && res > var)                               \
3078                 res = 0;                                        \
3079                                                                 \
3080         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3081 } while (0)
3082
3083 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3084 /**
3085  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3086  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3087  * @force: update regardless of how small the difference
3088  *
3089  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3090  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3091  * considerations.
3092  *
3093  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3094  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3095  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3096  *
3097  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share().
3098  */
3099 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3100 {
3101         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3102
3103         /*
3104          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3105          */
3106         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3107                 return;
3108
3109         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3110                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3111                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3112         }
3113 }
3114
3115 /*
3116  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
3117  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3118  * including the state of rq->lock, should be made.
3119  */
3120 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3121                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3122 {
3123         u64 p_last_update_time;
3124         u64 n_last_update_time;
3125
3126         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3127                 return;
3128
3129         /*
3130          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3131          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3132          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3133          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3134          * the wakee more load sounds not bad.
3135          */
3136         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3137                 return;
3138
3139 #ifndef CONFIG_64BIT
3140         {
3141                 u64 p_last_update_time_copy;
3142                 u64 n_last_update_time_copy;
3143
3144                 do {
3145                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3146                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3147
3148                         smp_rmb();
3149
3150                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3151                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3152
3153                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3154                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3155         }
3156 #else
3157         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3158         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3159 #endif
3160         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3161         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3162 }
3163
3164 /* Take into account change of utilization of a child task group */
3165 static inline void
3166 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3167 {
3168         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3169         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3170
3171         /* Nothing to update */
3172         if (!delta)
3173                 return;
3174
3175         /* Set new sched_entity's utilization */
3176         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3177         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3178
3179         /* Update parent cfs_rq utilization */
3180         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3181         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3182 }
3183
3184 /* Take into account change of load of a child task group */
3185 static inline void
3186 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3187 {
3188         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3189         long delta, load = gcfs_rq->avg.load_avg;
3190
3191         /*
3192          * If the load of group cfs_rq is null, the load of the
3193          * sched_entity will also be null so we can skip the formula
3194          */
3195         if (load) {
3196                 long tg_load;
3197
3198                 /* Get tg's load and ensure tg_load > 0 */
3199                 tg_load = atomic_long_read(&gcfs_rq->tg->load_avg) + 1;
3200
3201                 /* Ensure tg_load >= load and updated with current load*/
3202                 tg_load -= gcfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3203                 tg_load += load;
3204
3205                 /*
3206                  * We need to compute a correction term in the case that the
3207                  * task group is consuming more CPU than a task of equal
3208                  * weight. A task with a weight equals to tg->shares will have
3209                  * a load less or equal to scale_load_down(tg->shares).
3210                  * Similarly, the sched_entities that represent the task group
3211                  * at parent level, can't have a load higher than
3212                  * scale_load_down(tg->shares). And the Sum of sched_entities'
3213                  * load must be <= scale_load_down(tg->shares).
3214                  */
3215                 if (tg_load > scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares)) {
3216                         /* scale gcfs_rq's load into tg's shares*/
3217                         load *= scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares);
3218                         load /= tg_load;
3219                 }
3220         }
3221
3222         delta = load - se->avg.load_avg;
3223
3224         /* Nothing to update */
3225         if (!delta)
3226                 return;
3227
3228         /* Set new sched_entity's load */
3229         se->avg.load_avg = load;
3230         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3231
3232         /* Update parent cfs_rq load */
3233         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3234         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3235
3236         /*
3237          * If the sched_entity is already enqueued, we also have to update the
3238          * runnable load avg.
3239          */
3240         if (se->on_rq) {
3241                 /* Update parent cfs_rq runnable_load_avg */
3242                 add_positive(&cfs_rq->runnable_load_avg, delta);
3243                 cfs_rq->runnable_load_sum = cfs_rq->runnable_load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3244         }
3245 }
3246
3247 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq)
3248 {
3249         cfs_rq->propagate_avg = 1;
3250 }
3251
3252 static inline int test_and_clear_tg_cfs_propagate(struct sched_entity *se)
3253 {
3254         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
3255
3256         if (!cfs_rq->propagate_avg)
3257                 return 0;
3258
3259         cfs_rq->propagate_avg = 0;
3260         return 1;
3261 }
3262
3263 /* Update task and its cfs_rq load average */
3264 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3265 {
3266         struct cfs_rq *cfs_rq;
3267
3268         if (entity_is_task(se))
3269                 return 0;
3270
3271         if (!test_and_clear_tg_cfs_propagate(se))
3272                 return 0;
3273
3274         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3275
3276         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3277
3278         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se);
3279         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se);
3280
3281         return 1;
3282 }
3283
3284 /*
3285  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3286  * group_entity:
3287  */
3288 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3289 {
3290         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3291
3292         /*
3293          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3294          * decay it:
3295          */
3296         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3297                 return false;
3298
3299         /*
3300          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3301          * the utilization of the sched_entity:
3302          */
3303         if (gcfs_rq->propagate_avg)
3304                 return false;
3305
3306         /*
3307          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3308          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3309          * waste of time to try to decay it:
3310          */
3311         return true;
3312 }
3313
3314 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3315
3316 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3317
3318 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3319 {
3320         return 0;
3321 }
3322
3323 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3324
3325 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3326
3327 /*
3328  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3329  *
3330  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3331  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3332  * values.
3333  */
3334 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3335         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3336         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3337         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3338         res = var - val;                                        \
3339         if (res > var)                                          \
3340                 res = 0;                                        \
3341         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3342 } while (0)
3343
3344 /**
3345  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3346  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3347  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3348  *
3349  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3350  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3351  * post_init_entity_util_avg().
3352  *
3353  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3354  *
3355  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3356  *
3357  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3358  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3359  */
3360 static inline int
3361 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3362 {
3363         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3364         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
3365
3366         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3367                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3368                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3369                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3370                 removed_load = 1;
3371                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3372         }
3373
3374         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3375                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3376                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3377                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3378                 removed_util = 1;
3379                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3380         }
3381
3382         decayed = __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3383
3384 #ifndef CONFIG_64BIT
3385         smp_wmb();
3386         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3387 #endif
3388
3389         if (decayed || removed_util)
3390                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3391
3392         return decayed || removed_load;
3393 }
3394
3395 /*
3396  * Optional action to be done while updating the load average
3397  */
3398 #define UPDATE_TG       0x1
3399 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3400
3401 /* Update task and its cfs_rq load average */
3402 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int flags)
3403 {
3404         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3405         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3406         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3407         int cpu = cpu_of(rq);
3408         int decayed;
3409
3410         /*
3411          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3412          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3413          */
3414         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3415                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3416
3417         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
3418         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3419
3420         if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3421                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3422 }
3423
3424 /**
3425  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3426  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3427  * @se: sched_entity to attach
3428  *
3429  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3430  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3431  */
3432 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3433 {
3434         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3435         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3436         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3437         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3438         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3439         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3440
3441         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3442 }
3443
3444 /**
3445  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3446  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3447  * @se: sched_entity to detach
3448  *
3449  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3450  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3451  */
3452 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3453 {
3454
3455         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3456         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3457         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3458         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3459         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3460
3461         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3462 }
3463
3464 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3465 static inline void
3466 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3467 {
3468         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3469
3470         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3471         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3472
3473         if (!sa->last_update_time) {
3474                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3475                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3476         }
3477 }
3478
3479 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3480 static inline void
3481 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3482 {
3483         cfs_rq->runnable_load_avg =
3484                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3485         cfs_rq->runnable_load_sum =
3486                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3487 }
3488
3489 #ifndef CONFIG_64BIT
3490 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3491 {
3492         u64 last_update_time_copy;
3493         u64 last_update_time;
3494
3495         do {
3496                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3497                 smp_rmb();
3498                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3499         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3500
3501         return last_update_time;
3502 }
3503 #else
3504 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3505 {
3506         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3507 }
3508 #endif
3509
3510 /*
3511  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3512  * the previous rq.
3513  */
3514 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3515 {
3516         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3517         u64 last_update_time;
3518
3519         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3520         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3521 }
3522
3523 /*
3524  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3525  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3526  */
3527 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3528 {
3529         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3530
3531         /*
3532          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3533          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3534          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3535          *
3536          * Similarly for groups, they will have passed through
3537          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3538          * calls this.
3539          */
3540
3541         sync_entity_load_avg(se);
3542         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3543         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3544 }
3545
3546 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3547 {
3548         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3549 }
3550
3551 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3552 {
3553         return cfs_rq->avg.load_avg;
3554 }
3555
3556 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3557
3558 #else /* CONFIG_SMP */
3559
3560 static inline int
3561 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
3562 {
3563         return 0;
3564 }
3565
3566 #define UPDATE_TG       0x0
3567 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3568
3569 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used1)
3570 {
3571         cfs_rq_util_change(cfs_rq_of(se));
3572 }
3573
3574 static inline void
3575 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3576 static inline void
3577 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3578 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3579
3580 static inline void
3581 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3582 static inline void
3583 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3584
3585 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3586 {
3587         return 0;
3588 }
3589
3590 #endif /* CONFIG_SMP */
3591
3592 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3593 {
3594 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3595         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3596
3597         if (d < 0)
3598                 d = -d;
3599
3600         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3601                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3602 #endif
3603 }
3604
3605 static void
3606 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3607 {
3608         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3609
3610         /*
3611          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3612          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3613          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3614          * stays open at the end.
3615          */
3616         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3617                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3618
3619         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3620         if (!initial) {
3621                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3622
3623                 /*
3624                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3625                  * for a gentler effect of sleepers:
3626                  */
3627                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3628                         thresh >>= 1;
3629
3630                 vruntime -= thresh;
3631         }
3632
3633         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3634         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3635 }
3636
3637 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3638
3639 static inline void check_schedstat_required(void)
3640 {
3641 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3642         if (schedstat_enabled())
3643                 return;
3644
3645         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3646         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3647                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3648                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3649                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3650                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3651                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3652                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3653                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3654                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3655         }
3656 #endif
3657 }
3658
3659
3660 /*
3661  * MIGRATION
3662  *
3663  *      dequeue
3664  *        update_curr()
3665  *          update_min_vruntime()
3666  *        vruntime -= min_vruntime
3667  *
3668  *      enqueue
3669  *        update_curr()
3670  *          update_min_vruntime()
3671  *        vruntime += min_vruntime
3672  *
3673  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3674  * min_vruntime are up-to-date.
3675  *
3676  * WAKEUP (remote)
3677  *
3678  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3679  *        vruntime -= min_vruntime
3680  *
3681  *      enqueue
3682  *        update_curr()
3683  *          update_min_vruntime()
3684  *        vruntime += min_vruntime
3685  *
3686  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3687  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3688  */
3689
3690 static void
3691 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3692 {
3693         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3694         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3695
3696         /*
3697          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3698          * update_curr().
3699          */
3700         if (renorm && curr)
3701                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3702
3703         update_curr(cfs_rq);
3704
3705         /*
3706          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3707          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3708          * placed in the past could significantly boost this task to the
3709          * fairness detriment of existing tasks.
3710          */
3711         if (renorm && !curr)
3712                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3713
3714         /*
3715          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3716          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3717          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3718          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3719          *     its group cfs_rq
3720          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3721          */
3722         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3723         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3724         update_cfs_shares(se);
3725         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3726
3727         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3728                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3729
3730         check_schedstat_required();
3731         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3732         check_spread(cfs_rq, se);
3733         if (!curr)
3734                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3735         se->on_rq = 1;
3736
3737         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3738                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3739                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3740         }
3741 }
3742
3743 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3744 {
3745         for_each_sched_entity(se) {
3746                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3747                 if (cfs_rq->last != se)
3748                         break;
3749
3750                 cfs_rq->last = NULL;
3751         }
3752 }
3753
3754 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3755 {
3756         for_each_sched_entity(se) {
3757                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3758                 if (cfs_rq->next != se)
3759                         break;
3760
3761                 cfs_rq->next = NULL;
3762         }
3763 }
3764
3765 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3766 {
3767         for_each_sched_entity(se) {
3768                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3769                 if (cfs_rq->skip != se)
3770                         break;
3771
3772                 cfs_rq->skip = NULL;
3773         }
3774 }
3775
3776 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3777 {
3778         if (cfs_rq->last == se)
3779                 __clear_buddies_last(se);
3780
3781         if (cfs_rq->next == se)
3782                 __clear_buddies_next(se);
3783
3784         if (cfs_rq->skip == se)
3785                 __clear_buddies_skip(se);
3786 }
3787
3788 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3789
3790 static void
3791 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3792 {
3793         /*
3794          * Update run-time statistics of the 'current'.
3795          */
3796         update_curr(cfs_rq);
3797
3798         /*
3799          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3800          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3801          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3802          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3803          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3804          *     of its group cfs_rq.
3805          */
3806         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3807         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3808
3809         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3810
3811         clear_buddies(cfs_rq, se);
3812
3813         if (se != cfs_rq->curr)
3814                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3815         se->on_rq = 0;
3816         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3817
3818         /*
3819          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
3820          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
3821          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
3822          * can move min_vruntime forward still more.
3823          */
3824         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3825                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3826
3827         /* return excess runtime on last dequeue */
3828         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3829
3830         update_cfs_shares(se);
3831
3832         /*
3833          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
3834          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
3835          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
3836          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
3837          */
3838         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
3839                 update_min_vruntime(cfs_rq);
3840 }
3841
3842 /*
3843  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3844  */
3845 static void
3846 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3847 {
3848         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3849         struct sched_entity *se;
3850         s64 delta;
3851
3852         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3853         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3854         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3855                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3856                 /*
3857                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3858                  * re-elected due to buddy favours.
3859                  */
3860                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3861                 return;
3862         }
3863
3864         /*
3865          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3866          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3867          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3868          */
3869         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3870                 return;
3871
3872         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3873         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3874
3875         if (delta < 0)
3876                 return;
3877
3878         if (delta > ideal_runtime)
3879                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3880 }
3881
3882 static void
3883 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3884 {
3885         /* 'current' is not kept within the tree. */
3886         if (se->on_rq) {
3887                 /*
3888                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3889                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3890                  * runqueue.
3891                  */
3892                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3893                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3894                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3895         }
3896
3897         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3898         cfs_rq->curr = se;
3899
3900         /*
3901          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3902          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3903          * when there are only lesser-weight tasks around):
3904          */
3905         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3906                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
3907                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
3908                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
3909         }
3910
3911         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3912 }
3913
3914 static int
3915 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3916
3917 /*
3918  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3919  * 1) keep things fair between processes/task groups
3920  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3921  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3922  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3923  */
3924 static struct sched_entity *
3925 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3926 {
3927         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3928         struct sched_entity *se;
3929
3930         /*
3931          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3932          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3933          */
3934         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3935                 left = curr;
3936
3937         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3938
3939         /*
3940          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3941          * be done without getting too unfair.
3942          */
3943         if (cfs_rq->skip == se) {
3944                 struct sched_entity *second;
3945
3946                 if (se == curr) {
3947                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3948                 } else {
3949                         second = __pick_next_entity(se);
3950                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3951                                 second = curr;
3952                 }
3953
3954                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3955                         se = second;
3956         }
3957
3958         /*
3959          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3960          */
3961         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3962                 se = cfs_rq->last;
3963
3964         /*
3965          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3966          */
3967         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3968                 se = cfs_rq->next;
3969
3970         clear_buddies(cfs_rq, se);
3971
3972         return se;
3973 }
3974
3975 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3976
3977 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3978 {
3979         /*
3980          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3981          * was not called and update_curr() has to be done:
3982          */
3983         if (prev->on_rq)
3984                 update_curr(cfs_rq);
3985
3986         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3987         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3988
3989         check_spread(cfs_rq, prev);
3990
3991         if (prev->on_rq) {
3992                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3993                 /* Put 'current' back into the tree. */
3994                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3995                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3996                 update_load_avg(prev, 0);
3997         }
3998         cfs_rq->curr = NULL;
3999 }
4000
4001 static void
4002 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
4003 {
4004         /*
4005          * Update run-time statistics of the 'current'.
4006          */
4007         update_curr(cfs_rq);
4008
4009         /*
4010          * Ensure that runnable average is periodically updated.
4011          */
4012         update_load_avg(curr, UPDATE_TG);
4013         update_cfs_shares(curr);
4014
4015 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4016         /*
4017          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
4018          * validating it and just reschedule.
4019          */
4020         if (queued) {
4021                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4022                 return;
4023         }
4024         /*
4025          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4026          */
4027         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4028                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4029                 return;
4030 #endif
4031
4032         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4033                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4034 }
4035
4036
4037 /**************************************************
4038  * CFS bandwidth control machinery
4039  */
4040
4041 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4042
4043 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
4044 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4045
4046 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4047 {
4048         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4049 }
4050
4051 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4052 {
4053         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
4054 }
4055
4056 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4057 {
4058         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
4059 }
4060 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
4061 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4062 {
4063         return true;
4064 }
4065
4066 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4067 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4068 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
4069
4070 /*
4071  * default period for cfs group bandwidth.
4072  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4073  */
4074 static inline u64 default_cfs_period(void)
4075 {
4076         return 100000000ULL;
4077 }
4078
4079 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4080 {
4081         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4082 }
4083
4084 /*
4085  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4086  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4087  * additional synchronization around rq->lock.
4088  *
4089  * requires cfs_b->lock
4090  */
4091 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4092 {
4093         u64 now;
4094
4095         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4096                 return;
4097
4098         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4099         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4100         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4101 }
4102
4103 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4104 {
4105         return &tg->cfs_bandwidth;
4106 }
4107
4108 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4109 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4110 {
4111         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4112                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4113
4114         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4115 }
4116
4117 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4118 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4119 {
4120         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4121         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4122         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4123
4124         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4125         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4126
4127         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4128         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4129                 amount = min_amount;
4130         else {
4131                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4132
4133                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4134                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4135                         cfs_b->runtime -= amount;
4136                         cfs_b->idle = 0;
4137                 }
4138         }
4139         expires = cfs_b->runtime_expires;
4140         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4141
4142         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4143         /*
4144          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4145          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4146          * issued.
4147          */
4148         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
4149                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4150
4151         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4152 }
4153
4154 /*
4155  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4156  * fact that rq->clock snapshots this value.
4157  */
4158 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4159 {
4160         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4161
4162         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4163         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4164                 return;
4165
4166         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4167                 return;
4168
4169         /*
4170          * If the local deadline has passed we have to consider the
4171          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4172          * has not truly expired.
4173          *
4174          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4175          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
4176          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
4177          * exact equality, so a partial write will still work.
4178          */
4179
4180         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
4181                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4182                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4183         } else {
4184                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4185                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4186         }
4187 }
4188
4189 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4190 {
4191         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4192         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4193         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4194
4195         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4196                 return;
4197
4198         /*
4199          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4200          * hierarchy can be throttled
4201          */
4202         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4203                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4204 }
4205
4206 static __always_inline
4207 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4208 {
4209         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4210                 return;
4211
4212         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4213 }
4214
4215 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4216 {
4217         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4218 }
4219
4220 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4221 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4222 {
4223         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4224 }
4225
4226 /*
4227  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4228  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4229  * load-balance operations.
4230  */
4231 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4232                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4233 {
4234         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4235
4236         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4237         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4238
4239         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4240                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4241 }
4242
4243 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4244 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4245 {
4246         struct rq *rq = data;
4247         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4248
4249         cfs_rq->throttle_count--;
4250         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4251                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4252                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4253                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4254         }
4255
4256         return 0;
4257 }
4258
4259 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4260 {
4261         struct rq *rq = data;
4262         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4263
4264         /* group is entering throttled state, stop time */
4265         if (!cfs_rq->throttle_count)
4266                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4267         cfs_rq->throttle_count++;
4268
4269         return 0;
4270 }
4271
4272 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4273 {
4274         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4275         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4276         struct sched_entity *se;
4277         long task_delta, dequeue = 1;
4278         bool empty;
4279
4280         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4281
4282         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4283         rcu_read_lock();
4284         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4285         rcu_read_unlock();
4286
4287         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4288         for_each_sched_entity(se) {
4289                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4290                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4291                 if (!se->on_rq)
4292                         break;
4293
4294                 if (dequeue)
4295                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4296                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4297
4298                 if (qcfs_rq->load.weight)
4299                         dequeue = 0;
4300         }
4301
4302         if (!se)
4303                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4304
4305         cfs_rq->throttled = 1;
4306         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4307         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4308         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4309
4310         /*
4311          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4312          * distribute_cfs_runtime will not see us
4313          */
4314         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4315
4316         /*
4317          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4318          * timer is running.
4319          */
4320         if (empty)
4321                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4322
4323         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4324 }
4325
4326 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4327 {
4328         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4329         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4330         struct sched_entity *se;
4331         int enqueue = 1;
4332         long task_delta;
4333
4334         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4335
4336         cfs_rq->throttled = 0;
4337
4338         update_rq_clock(rq);
4339
4340         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4341         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4342         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4343         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4344
4345         /* update hierarchical throttle state */
4346         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4347
4348         if (!cfs_rq->load.weight)
4349                 return;
4350
4351         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4352         for_each_sched_entity(se) {
4353                 if (se->on_rq)
4354                         enqueue = 0;
4355
4356                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4357                 if (enqueue)
4358                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4359                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4360
4361                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4362                         break;
4363         }
4364
4365         if (!se)
4366                 add_nr_running(rq, task_delta);
4367
4368         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4369         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4370                 resched_curr(rq);
4371 }
4372
4373 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4374                 u64 remaining, u64 expires)
4375 {
4376         struct cfs_rq *cfs_rq;
4377         u64 runtime;
4378         u64 starting_runtime = remaining;
4379
4380         rcu_read_lock();
4381         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4382                                 throttled_list) {
4383                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4384                 struct rq_flags rf;
4385
4386                 rq_lock(rq, &rf);
4387                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4388                         goto next;
4389
4390                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4391                 if (runtime > remaining)
4392                         runtime = remaining;
4393                 remaining -= runtime;
4394
4395                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4396                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4397
4398                 /* we check whether we're throttled above */
4399                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4400                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4401
4402 next:
4403                 rq_unlock(rq, &rf);
4404
4405                 if (!remaining)
4406                         break;
4407         }
4408         rcu_read_unlock();
4409
4410         return starting_runtime - remaining;
4411 }
4412
4413 /*
4414  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4415  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4416  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4417  * used to track this state.
4418  */
4419 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4420 {
4421         u64 runtime, runtime_expires;
4422         int throttled;
4423
4424         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4425         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4426                 goto out_deactivate;
4427
4428         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4429         cfs_b->nr_periods += overrun;
4430
4431         /*
4432          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4433          * we're going inactive then everything else can be deferred
4434          */
4435         if (cfs_b->idle && !throttled)
4436                 goto out_deactivate;
4437
4438         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4439
4440         if (!throttled) {
4441                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4442                 cfs_b->idle = 1;
4443                 return 0;
4444         }
4445
4446         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4447         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4448
4449         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4450
4451         /*
4452          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4453          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4454          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4455          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4456          * only by limited amounts in that extreme case.
4457          */
4458         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4459                 runtime = cfs_b->runtime;
4460                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4461                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4462                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4463                                                  runtime_expires);
4464                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4465
4466                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4467
4468                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4469         }
4470
4471         /*
4472          * While we are ensured activity in the period following an
4473          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4474          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4475          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4476          */
4477         cfs_b->idle = 0;
4478
4479         return 0;
4480
4481 out_deactivate:
4482         return 1;
4483 }
4484
4485 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4486 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4487 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4488 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4489 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4490 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4491
4492 /*
4493  * Are we near the end of the current quota period?
4494  *
4495  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4496  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4497  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4498  */
4499 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4500 {
4501         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4502         u64 remaining;
4503
4504         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4505         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4506                 return 1;
4507
4508         /* is a quota refresh about to occur? */
4509         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4510         if (remaining < min_expire)
4511                 return 1;
4512
4513         return 0;
4514 }
4515
4516 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4517 {
4518         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4519
4520         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4521         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4522                 return;
4523
4524         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4525                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4526                         HRTIMER_MODE_REL);
4527 }
4528
4529 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4530 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4531 {
4532         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4533         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4534
4535         if (slack_runtime <= 0)
4536                 return;
4537
4538         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4539         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4540             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4541                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4542
4543                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4544                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4545                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4546                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4547         }
4548         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4549
4550         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4551         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4552 }
4553
4554 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4555 {
4556         if (!cfs_bandwidth_used())
4557                 return;
4558
4559         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4560                 return;
4561
4562         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4563 }
4564
4565 /*
4566  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4567  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4568  */
4569 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4570 {
4571         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4572         u64 expires;
4573
4574         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4575         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4576         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4577                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4578                 return;
4579         }
4580
4581         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4582                 runtime = cfs_b->runtime;
4583
4584         expires = cfs_b->runtime_expires;
4585         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4586
4587         if (!runtime)
4588                 return;
4589
4590         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4591
4592         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4593         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4594                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4595         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4596 }
4597
4598 /*
4599  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4600  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4601  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4602  */
4603 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4604 {
4605         if (!cfs_bandwidth_used())
4606                 return;
4607
4608         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4609         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4610                 return;
4611
4612         /* ensure the group is not already throttled */
4613         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4614                 return;
4615
4616         /* update runtime allocation */
4617         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4618         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4619                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4620 }
4621
4622 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4623 {
4624         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4625
4626         if (!cfs_bandwidth_used())
4627                 return;
4628
4629         if (!tg->parent)
4630                 return;
4631
4632         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4633         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4634
4635         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4636         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4637 }
4638
4639 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4640 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4641 {
4642         if (!cfs_bandwidth_used())
4643                 return false;
4644
4645         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4646                 return false;
4647
4648         /*
4649          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4650          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4651          */
4652         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4653                 return true;
4654
4655         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4656         return true;
4657 }
4658
4659 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4660 {
4661         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4662                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4663
4664         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4665
4666         return HRTIMER_NORESTART;
4667 }
4668
4669 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4670 {
4671         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4672                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4673         int overrun;
4674         int idle = 0;
4675
4676         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4677         for (;;) {
4678                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4679                 if (!overrun)
4680                         break;
4681
4682                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4683         }
4684         if (idle)
4685                 cfs_b->period_active = 0;
4686         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4687
4688         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4689 }
4690
4691 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4692 {
4693         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4694         cfs_b->runtime = 0;
4695         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4696         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4697
4698         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4699         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4700         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4701         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4702         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4703 }
4704
4705 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4706 {
4707         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4708         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4709 }
4710
4711 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4712 {
4713         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4714
4715         if (!cfs_b->period_active) {
4716                 cfs_b->period_active = 1;
4717                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4718                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4719         }
4720 }
4721
4722 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4723 {
4724         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4725         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4726                 return;
4727
4728         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4729         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4730 }
4731
4732 /*
4733  * Both these cpu hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
4734  *
4735  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
4736  * bits doesn't do much.
4737  */
4738
4739 /* cpu online calback */
4740 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4741 {
4742         struct task_group *tg;
4743
4744         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4745
4746         rcu_read_lock();
4747         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4748                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
4749                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4750
4751                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4752                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4753                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4754         }
4755         rcu_read_unlock();
4756 }
4757
4758 /* cpu offline callback */
4759 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4760 {
4761         struct task_group *tg;
4762
4763         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4764
4765         rcu_read_lock();
4766         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4767                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4768
4769                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4770                         continue;
4771
4772                 /*
4773                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4774                  * there's some valid quota amount
4775                  */
4776                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4777                 /*
4778                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4779                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4780                  */
4781                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4782
4783                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4784                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4785         }
4786         rcu_read_unlock();
4787 }
4788
4789 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4790 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4791 {
4792         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4793 }
4794
4795 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4796 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4797 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4798 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4799 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4800
4801 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4802 {
4803         return 0;
4804 }
4805
4806 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4807 {
4808         return 0;
4809 }
4810
4811 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4812                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4813 {
4814         return 0;
4815 }
4816
4817 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4818
4819 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4820 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4821 #endif
4822
4823 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4824 {
4825         return NULL;
4826 }
4827 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4828 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4829 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4830
4831 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4832
4833 /**************************************************
4834  * CFS operations on tasks:
4835  */
4836
4837 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4838 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4839 {
4840         struct sched_entity *se = &p->se;
4841         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4842
4843         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4844
4845         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
4846                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4847                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4848                 s64 delta = slice - ran;
4849
4850                 if (delta < 0) {
4851                         if (rq->curr == p)
4852                                 resched_curr(rq);
4853                         return;
4854                 }
4855                 hrtick_start(rq, delta);
4856         }
4857 }
4858
4859 /*
4860  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4861  * current task is from our class and nr_running is low enough
4862  * to matter.
4863  */
4864 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4865 {
4866         struct task_struct *curr = rq->curr;
4867
4868         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4869                 return;
4870
4871         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4872                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4873 }
4874 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4875 static inline void
4876 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4877 {
4878 }
4879
4880 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4881 {
4882 }
4883 #endif
4884
4885 /*
4886  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4887  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4888  * then put the task into the rbtree:
4889  */
4890 static void
4891 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4892 {
4893         struct cfs_rq *cfs_rq;
4894         struct sched_entity *se = &p->se;
4895
4896         /*
4897          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4898          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4899          * passed.
4900          */
4901         if (p->in_iowait)
4902                 cpufreq_update_util(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4903
4904         for_each_sched_entity(se) {
4905                 if (se->on_rq)
4906                         break;
4907                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4908                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4909
4910                 /*
4911                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4912                  *
4913                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4914                  * post the final h_nr_running increment below.
4915                  */
4916                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4917                         break;
4918                 cfs_rq->h_nr_running++;
4919
4920                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4921         }
4922
4923         for_each_sched_entity(se) {
4924                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4925                 cfs_rq->h_nr_running++;
4926
4927                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4928                         break;
4929
4930                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4931                 update_cfs_shares(se);
4932         }
4933
4934         if (!se)
4935                 add_nr_running(rq, 1);
4936
4937         hrtick_update(rq);
4938 }
4939
4940 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4941
4942 /*
4943  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4944  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4945  * update the fair scheduling stats:
4946  */
4947 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4948 {
4949         struct cfs_rq *cfs_rq;
4950         struct sched_entity *se = &p->se;
4951         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4952
4953         for_each_sched_entity(se) {
4954                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4955                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4956
4957                 /*
4958                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4959                  *
4960                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4961                  * post the final h_nr_running decrement below.
4962                 */
4963                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4964                         break;
4965                 cfs_rq->h_nr_running--;
4966
4967                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4968                 if (cfs_rq->load.weight) {
4969                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4970                         se = parent_entity(se);
4971                         /*
4972                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4973                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4974                          */
4975                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4976                                 set_next_buddy(se);
4977                         break;
4978                 }
4979                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4980         }
4981
4982         for_each_sched_entity(se) {
4983                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4984                 cfs_rq->h_nr_running--;
4985
4986                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4987                         break;
4988
4989                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4990                 update_cfs_shares(se);
4991         }
4992
4993         if (!se)
4994                 sub_nr_running(rq, 1);
4995
4996         hrtick_update(rq);
4997 }
4998
4999 #ifdef CONFIG_SMP
5000
5001 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
5002 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5003 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
5004
5005 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5006 /*
5007  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
5008  */
5009
5010 /*
5011  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
5012  *
5013  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
5014  *
5015  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
5016  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
5017  *
5018  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
5019  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
5020  *
5021  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
5022  *
5023  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5024  *
5025  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5026  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5027  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5028  * fixed_power_int())
5029  *
5030  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5031  */
5032 #define DEGRADE_SHIFT           7
5033
5034 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5035 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5036         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5037         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5038         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5039         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5040         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5041 };
5042
5043 /*
5044  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5045  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5046  * adding any new load.
5047  */
5048 static unsigned long
5049 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5050 {
5051         int j = 0;
5052
5053         if (!missed_updates)
5054                 return load;
5055
5056         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5057                 return 0;
5058
5059         if (idx == 1)
5060                 return load >> missed_updates;
5061
5062         while (missed_updates) {
5063                 if (missed_updates % 2)
5064                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5065
5066                 missed_updates >>= 1;
5067                 j++;
5068         }
5069         return load;
5070 }
5071 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5072
5073 /**
5074  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5075  * @this_rq: The rq to update statistics for
5076  * @this_load: The current load
5077  * @pending_updates: The number of missed updates
5078  *
5079  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5080  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5081  *
5082  * This function computes a decaying average:
5083  *
5084  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5085  *
5086  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5087  * the @pending_updates argument.
5088  *
5089  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5090  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5091  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5092  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5093  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5094  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5095  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5096  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5097  *
5098  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5099  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5100  *
5101  * For regular NOHZ, this reduces to:
5102  *
5103  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5104  *
5105  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5106  * term.
5107  */
5108 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5109                             unsigned long pending_updates)
5110 {
5111         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5112         int i, scale;
5113
5114         this_rq->nr_load_updates++;
5115
5116         /* Update our load: */
5117         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5118         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5119                 unsigned long old_load, new_load;
5120
5121                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5122
5123                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5124 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5125                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5126                 if (tickless_load) {
5127                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5128                         /*
5129                          * old_load can never be a negative value because a
5130                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5131                          * original tickless_load.
5132                          */
5133                         old_load += tickless_load;
5134                 }
5135 #endif
5136                 new_load = this_load;
5137                 /*
5138                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5139                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5140                  * example.
5141                  */
5142                 if (new_load > old_load)
5143                         new_load += scale - 1;
5144
5145                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5146         }
5147
5148         sched_avg_update(this_rq);
5149 }
5150
5151 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5152 static unsigned long weighted_cpuload(struct rq *rq)
5153 {
5154         return cfs_rq_runnable_load_avg(&rq->cfs);
5155 }
5156
5157 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5158 /*
5159  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5160  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
5161  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5162  *
5163  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5164  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5165  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5166  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5167  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5168  *
5169  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5170  */
5171
5172 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5173                                  unsigned long curr_jiffies,
5174                                  unsigned long load)
5175 {
5176         unsigned long pending_updates;
5177
5178         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5179         if (pending_updates) {
5180                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5181                 /*
5182                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5183                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5184                  * its weighted load.
5185                  */
5186                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5187         }
5188 }
5189
5190 /*
5191  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5192  * idle balance.
5193  */
5194 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5195 {
5196         /*
5197          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5198          */
5199         if (weighted_cpuload(this_rq))
5200                 return;
5201
5202         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5203 }
5204
5205 /*
5206  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5207  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5208  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5209  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5210  */
5211 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5212 {
5213         struct rq *this_rq = this_rq();
5214
5215         /*
5216          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5217          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5218          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5219          */
5220         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(this_rq);
5221 }
5222
5223 /*
5224  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5225  */
5226 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5227 {
5228         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5229         struct rq *this_rq = this_rq();
5230         unsigned long load;
5231         struct rq_flags rf;
5232
5233         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5234                 return;
5235
5236         load = weighted_cpuload(this_rq);
5237         rq_lock(this_rq, &rf);
5238         update_rq_clock(this_rq);
5239         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5240         rq_unlock(this_rq, &rf);
5241 }
5242 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5243 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5244                                         unsigned long curr_jiffies,
5245                                         unsigned long load) { }
5246 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5247
5248 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5249 {
5250 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5251         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5252         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5253 #endif
5254         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5255 }
5256
5257 /*
5258  * Called from scheduler_tick()
5259  */
5260 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5261 {
5262         unsigned long load = weighted_cpuload(this_rq);
5263
5264         if (tick_nohz_tick_stopped())
5265                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5266         else
5267                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5268 }
5269
5270 /*
5271  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
5272  * according to the scheduling class and "nice" value.
5273  *
5274  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5275  * balance conservatively.
5276  */
5277 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5278 {
5279         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5280         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5281
5282         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5283                 return total;
5284
5285         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5286 }
5287
5288 /*
5289  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
5290  * according to the scheduling class and "nice" value.
5291  */
5292 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5293 {
5294         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5295         unsigned long total = weighted_cpuload(rq);
5296
5297         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5298                 return total;
5299
5300         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5301 }
5302
5303 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5304 {
5305         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5306 }
5307
5308 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5309 {
5310         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5311 }
5312
5313 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5314 {
5315         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5316         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5317         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(rq);
5318
5319         if (nr_running)
5320                 return load_avg / nr_running;
5321
5322         return 0;
5323 }
5324
5325 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5326 {
5327         /*
5328          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5329          * jiffy will not have built up many flips.
5330          */
5331         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5332                 current->wakee_flips >>= 1;
5333                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5334         }
5335
5336         if (current->last_wakee != p) {
5337                 current->last_wakee = p;
5338                 current->wakee_flips++;
5339         }
5340 }
5341
5342 /*
5343  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5344  *
5345  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5346  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5347  *
5348  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5349  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5350  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5351  *
5352  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5353  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5354  *
5355  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5356  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5357  * socket size.
5358  */
5359 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5360 {
5361         unsigned int master = current->wakee_flips;
5362         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5363         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5364
5365         if (master < slave)
5366                 swap(master, slave);
5367         if (slave < factor || master < slave * factor)
5368                 return 0;
5369         return 1;
5370 }
5371
5372 struct llc_stats {
5373         unsigned long   nr_running;
5374         unsigned long   load;
5375         unsigned long   capacity;
5376         int             has_capacity;
5377 };
5378
5379 static bool get_llc_stats(struct llc_stats *stats, int cpu)
5380 {
5381         struct sched_domain_shared *sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5382
5383         if (!sds)
5384                 return false;
5385
5386         stats->nr_running       = READ_ONCE(sds->nr_running);
5387         stats->load             = READ_ONCE(sds->load);
5388         stats->capacity         = READ_ONCE(sds->capacity);
5389         stats->has_capacity     = stats->nr_running < per_cpu(sd_llc_size, cpu);
5390
5391         return true;
5392 }
5393
5394 /*
5395  * Can a task be moved from prev_cpu to this_cpu without causing a load
5396  * imbalance that would trigger the load balancer?
5397  *
5398  * Since we're running on 'stale' values, we might in fact create an imbalance
5399  * but recomputing these values is expensive, as that'd mean iteration 2 cache
5400  * domains worth of CPUs.
5401  */
5402 static bool
5403 wake_affine_llc(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5404                 int this_cpu, int prev_cpu, int sync)
5405 {
5406         struct llc_stats prev_stats, this_stats;
5407         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5408         unsigned long task_load;
5409
5410         if (!get_llc_stats(&prev_stats, prev_cpu) ||
5411             !get_llc_stats(&this_stats, this_cpu))
5412                 return false;
5413
5414         /*
5415          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5416          * effect of the currently running task from the load
5417          * of the current LLC.
5418          */
5419         if (sync) {
5420                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
5421
5422                 /* in this case load hits 0 and this LLC is considered 'idle' */
5423                 if (current_load > this_stats.load)
5424                         return true;
5425
5426                 this_stats.load -= current_load;
5427         }
5428
5429         /*
5430          * The has_capacity stuff is not SMT aware, but by trying to balance
5431          * the nr_running on both ends we try and fill the domain at equal
5432          * rates, thereby first consuming cores before siblings.
5433          */
5434
5435         /* if the old cache has capacity, stay there */
5436         if (prev_stats.has_capacity && prev_stats.nr_running < this_stats.nr_running+1)
5437                 return false;
5438
5439         /* if this cache has capacity, come here */
5440         if (this_stats.has_capacity && this_stats.nr_running < prev_stats.nr_running+1)
5441                 return true;
5442
5443         /*
5444          * Check to see if we can move the load without causing too much
5445          * imbalance.
5446          */
5447         task_load = task_h_load(p);
5448
5449         this_eff_load = 100;
5450         this_eff_load *= prev_stats.capacity;
5451
5452         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5453         prev_eff_load *= this_stats.capacity;
5454
5455         this_eff_load *= this_stats.load + task_load;
5456         prev_eff_load *= prev_stats.load - task_load;
5457
5458         return this_eff_load <= prev_eff_load;
5459 }
5460
5461 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5462                        int prev_cpu, int sync)
5463 {
5464         int this_cpu = smp_processor_id();
5465         bool affine;
5466
5467         /*
5468          * Default to no affine wakeups; wake_affine() should not effect a task
5469          * placement the load-balancer feels inclined to undo. The conservative
5470          * option is therefore to not move tasks when they wake up.
5471          */
5472         affine = false;
5473
5474         /*
5475          * If the wakeup is across cache domains, try to evaluate if movement
5476          * makes sense, otherwise rely on select_idle_siblings() to do
5477          * placement inside the cache domain.
5478          */
5479         if (!cpus_share_cache(prev_cpu, this_cpu))
5480                 affine = wake_affine_llc(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5481
5482         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5483         if (affine) {
5484                 schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5485                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5486         }
5487
5488         return affine;
5489 }
5490
5491 static inline int task_util(struct task_struct *p);
5492 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5493
5494 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5495 {
5496         return capacity_orig_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p);
5497 }
5498
5499 /*
5500  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5501  * domain.
5502  */
5503 static struct sched_group *
5504 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5505                   int this_cpu, int sd_flag)
5506 {
5507         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5508         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5509         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX, this_runnable_load = 0;
5510         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = 0;
5511         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5512         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5513         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5514         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5515                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5516
5517         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5518                 load_idx = sd->wake_idx;
5519
5520         do {
5521                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5522                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5523                 int local_group;
5524                 int i;
5525
5526                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5527                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5528                                         &p->cpus_allowed))
5529                         continue;
5530
5531                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5532                                                sched_group_span(group));
5533
5534                 /*
5535                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5536                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5537                  */
5538                 avg_load = 0;
5539                 runnable_load = 0;
5540                 max_spare_cap = 0;
5541
5542                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5543                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5544                         if (local_group)
5545                                 load = source_load(i, load_idx);
5546                         else
5547                                 load = target_load(i, load_idx);
5548
5549                         runnable_load += load;
5550
5551                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5552
5553                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5554
5555                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5556                                 max_spare_cap = spare_cap;
5557                 }
5558
5559                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5560                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5561                                         group->sgc->capacity;
5562                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5563                                         group->sgc->capacity;
5564
5565                 if (local_group) {
5566                         this_runnable_load = runnable_load;
5567                         this_avg_load = avg_load;
5568                         this_spare = max_spare_cap;
5569                 } else {
5570                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5571                                 /*
5572                                  * The runnable load is significantly smaller
5573                                  * so we can pick this new cpu
5574                                  */
5575                                 min_runnable_load = runnable_load;
5576                                 min_avg_load = avg_load;
5577                                 idlest = group;
5578                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5579                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5580                                 /*
5581                                  * The runnable loads are close so take the
5582                                  * blocked load into account through avg_load.
5583                                  */
5584                                 min_avg_load = avg_load;
5585                                 idlest = group;
5586                         }
5587
5588                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5589                                 most_spare = max_spare_cap;
5590                                 most_spare_sg = group;
5591                         }
5592                 }
5593         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5594
5595         /*
5596          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5597          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5598          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5599          * so we allow for some task stuffing by using
5600          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5601          *
5602          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5603          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5604          * utilization.
5605          */
5606         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5607                 goto skip_spare;
5608
5609         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5610             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5611                 return NULL;
5612
5613         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5614                 return most_spare_sg;
5615
5616 skip_spare:
5617         if (!idlest)
5618                 return NULL;
5619
5620         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5621                 return NULL;
5622
5623         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5624              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5625                 return NULL;
5626
5627         return idlest;
5628 }
5629
5630 /*
5631  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5632  */
5633 static int
5634 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5635 {
5636         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5637         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5638         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5639         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5640         int shallowest_idle_cpu = -1;
5641         int i;
5642
5643         /* Check if we have any choice: */
5644         if (group->group_weight == 1)
5645                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5646
5647         /* Traverse only the allowed CPUs */
5648         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5649                 if (idle_cpu(i)) {
5650                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5651                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5652                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5653                                 /*
5654                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5655                                  * has the smallest exit latency irrespective
5656                                  * of any idle timestamp.
5657                                  */
5658                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5659                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5660                                 shallowest_idle_cpu = i;
5661                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5662                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5663                                 /*
5664                                  * If equal or no active idle state, then
5665                                  * the most recently idled CPU might have
5666                                  * a warmer cache.
5667                                  */
5668                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5669                                 shallowest_idle_cpu = i;
5670                         }
5671                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5672                         load = weighted_cpuload(cpu_rq(i));
5673                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5674                                 min_load = load;
5675                                 least_loaded_cpu = i;
5676                         }
5677                 }
5678         }
5679
5680         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5681 }
5682
5683 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5684
5685 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5686 {
5687         struct sched_domain_shared *sds;
5688
5689         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5690         if (sds)
5691                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5692 }
5693
5694 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5695 {
5696         struct sched_domain_shared *sds;
5697
5698         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5699         if (sds)
5700                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5701
5702         return def;
5703 }
5704
5705 /*
5706  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5707  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5708  *
5709  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5710  * state should be fairly cheap.
5711  */
5712 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5713 {
5714         int core = cpu_of(rq);
5715         int cpu;
5716
5717         rcu_read_lock();
5718         if (test_idle_cores(core, true))
5719                 goto unlock;
5720
5721         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5722                 if (cpu == core)
5723                         continue;
5724
5725                 if (!idle_cpu(cpu))
5726                         goto unlock;
5727         }
5728
5729         set_idle_cores(core, 1);
5730 unlock:
5731         rcu_read_unlock();
5732 }
5733
5734 /*
5735  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5736  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5737  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5738  */
5739 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5740 {
5741         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5742         int core, cpu;
5743
5744         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5745                 return -1;
5746
5747         if (!test_idle_cores(target, false))
5748                 return -1;
5749
5750         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
5751
5752         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
5753                 bool idle = true;
5754
5755                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5756                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5757                         if (!idle_cpu(cpu))
5758                                 idle = false;
5759                 }
5760
5761                 if (idle)
5762                         return core;
5763         }
5764
5765         /*
5766          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5767          */
5768         set_idle_cores(target, 0);
5769
5770         return -1;
5771 }
5772
5773 /*
5774  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5775  */
5776 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5777 {
5778         int cpu;
5779
5780         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5781                 return -1;
5782
5783         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5784                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5785                         continue;
5786                 if (idle_cpu(cpu))
5787                         return cpu;
5788         }
5789
5790         return -1;
5791 }
5792
5793 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5794
5795 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5796 {
5797         return -1;
5798 }
5799
5800 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5801 {
5802         return -1;
5803 }
5804
5805 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5806
5807 /*
5808  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5809  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5810  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5811  */
5812 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5813 {
5814         struct sched_domain *this_sd;
5815         u64 avg_cost, avg_idle;
5816         u64 time, cost;
5817         s64 delta;
5818         int cpu, nr = INT_MAX;
5819
5820         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5821         if (!this_sd)
5822                 return -1;
5823
5824         /*
5825          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5826          * particularly is sensitive here.
5827          */
5828         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
5829         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
5830
5831         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
5832                 return -1;
5833
5834         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
5835                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
5836                 if (span_avg > 4*avg_cost)
5837                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
5838                 else
5839                         nr = 4;
5840         }
5841
5842         time = local_clock();
5843
5844         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
5845                 if (!--nr)
5846                         return -1;
5847                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5848                         continue;
5849                 if (idle_cpu(cpu))
5850                         break;
5851         }
5852
5853         time = local_clock() - time;
5854         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5855         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5856         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5857
5858         return cpu;
5859 }
5860
5861 /*
5862  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5863  */
5864 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5865 {
5866         struct sched_domain *sd;
5867         int i;
5868
5869         if (idle_cpu(target))
5870                 return target;
5871
5872         /*
5873          * If the previous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5874          */
5875         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5876                 return prev;
5877
5878         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5879         if (!sd)
5880                 return target;
5881
5882         i = select_idle_core(p, sd, target);
5883         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5884                 return i;
5885
5886         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
5887         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5888                 return i;
5889
5890         i = select_idle_smt(p, sd, target);
5891         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5892                 return i;
5893
5894         return target;
5895 }
5896
5897 /*
5898  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5899  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5900  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5901  * CFS task (ie cpu_capacity).
5902  *
5903  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5904  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5905  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5906  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5907  * (arch_scale_freq_capacity()).
5908  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5909  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5910  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5911  *
5912  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5913  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5914  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5915  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5916  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5917  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5918  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5919  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5920  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5921  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5922  */
5923 static int cpu_util(int cpu)
5924 {
5925         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5926         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5927
5928         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5929 }
5930
5931 static inline int task_util(struct task_struct *p)
5932 {
5933         return p->se.avg.util_avg;
5934 }
5935
5936 /*
5937  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
5938  * the waking task p removed.
5939  */
5940 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5941 {
5942         unsigned long util, capacity;
5943
5944         /* Task has no contribution or is new */
5945         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
5946                 return cpu_util(cpu);
5947
5948         capacity = capacity_orig_of(cpu);
5949         util = max_t(long, cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg - task_util(p), 0);
5950
5951         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5952 }
5953
5954 /*
5955  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5956  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5957  *
5958  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5959  * BALANCE_WAKE sort things out.
5960  */
5961 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5962 {
5963         long min_cap, max_cap;
5964
5965         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
5966         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
5967
5968         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
5969         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
5970                 return 0;
5971
5972         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
5973         sync_entity_load_avg(&p->se);
5974
5975         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
5976 }
5977
5978 /*
5979  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5980  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5981  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5982  *
5983  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5984  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5985  *
5986  * Returns the target cpu number.
5987  *
5988  * preempt must be disabled.
5989  */
5990 static int
5991 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5992 {
5993         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5994         int cpu = smp_processor_id();
5995         int new_cpu = prev_cpu;
5996         int want_affine = 0;
5997         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5998
5999         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6000                 record_wakee(p);
6001                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6002                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6003         }
6004
6005         rcu_read_lock();
6006         for_each_domain(cpu, tmp) {
6007                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6008                         break;
6009
6010                 /*
6011                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
6012                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6013                  */
6014                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6015                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6016                         affine_sd = tmp;
6017                         break;
6018                 }
6019
6020                 if (tmp->flags & sd_flag)
6021                         sd = tmp;
6022                 else if (!want_affine)
6023                         break;
6024         }
6025
6026         if (affine_sd) {
6027                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6028                 if (cpu == prev_cpu)
6029                         goto pick_cpu;
6030
6031                 if (wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
6032                         new_cpu = cpu;
6033         }
6034
6035         if (!sd) {
6036  pick_cpu:
6037                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
6038                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6039
6040         } else while (sd) {
6041                 struct sched_group *group;
6042                 int weight;
6043
6044                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6045                         sd = sd->child;
6046                         continue;
6047                 }
6048
6049                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6050                 if (!group) {
6051                         sd = sd->child;
6052                         continue;
6053                 }
6054
6055                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
6056                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
6057                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6058                         sd = sd->child;
6059                         continue;
6060                 }
6061
6062                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6063                 cpu = new_cpu;
6064                 weight = sd->span_weight;
6065                 sd = NULL;
6066                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6067                         if (weight <= tmp->span_weight)
6068                                 break;
6069                         if (tmp->flags & sd_flag)
6070                                 sd = tmp;
6071                 }
6072                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6073         }
6074         rcu_read_unlock();
6075
6076         return new_cpu;
6077 }
6078
6079 /*
6080  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6081  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6082  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6083  */
6084 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6085 {
6086         /*
6087          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6088          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6089          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6090          * the task on the new runqueue.
6091          */
6092         if (p->state == TASK_WAKING) {
6093                 struct sched_entity *se = &p->se;
6094                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6095                 u64 min_vruntime;
6096
6097 #ifndef CONFIG_64BIT
6098                 u64 min_vruntime_copy;
6099
6100                 do {
6101                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6102                         smp_rmb();
6103                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6104                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6105 #else
6106                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6107 #endif
6108
6109                 se->vruntime -= min_vruntime;
6110         }
6111
6112         /*
6113          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
6114          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
6115          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
6116          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6117          * load sounds not bad.
6118          */
6119         remove_entity_load_avg(&p->se);
6120
6121         /* Tell new CPU we are migrated */
6122         p->se.avg.last_update_time = 0;
6123
6124         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6125         p->se.exec_start = 0;
6126 }
6127
6128 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6129 {
6130         remove_entity_load_avg(&p->se);
6131 }
6132 #endif /* CONFIG_SMP */
6133
6134 static unsigned long
6135 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6136 {
6137         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6138
6139         /*
6140          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6141          * to virtual-time in his units.
6142          *
6143          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6144          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6145          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6146          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6147          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6148          *
6149          * This is especially important for buddies when the leftmost
6150          * task is higher priority than the buddy.
6151          */
6152         return calc_delta_fair(gran, se);
6153 }
6154
6155 /*
6156  * Should 'se' preempt 'curr'.
6157  *
6158  *             |s1
6159  *        |s2
6160  *   |s3
6161  *         g
6162  *      |<--->|c
6163  *
6164  *  w(c, s1) = -1
6165  *  w(c, s2) =  0
6166  *  w(c, s3) =  1
6167  *
6168  */
6169 static int
6170 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6171 {
6172         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6173
6174         if (vdiff <= 0)
6175                 return -1;
6176
6177         gran = wakeup_gran(curr, se);
6178         if (vdiff > gran)
6179                 return 1;
6180
6181         return 0;
6182 }
6183
6184 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6185 {
6186         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6187                 return;
6188
6189         for_each_sched_entity(se) {
6190                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6191                         return;
6192                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6193         }
6194 }
6195
6196 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6197 {
6198         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6199                 return;
6200
6201         for_each_sched_entity(se) {
6202                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6203                         return;
6204                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6205         }
6206 }
6207
6208 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6209 {
6210         for_each_sched_entity(se)
6211                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6212 }
6213
6214 /*
6215  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6216  */
6217 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6218 {
6219         struct task_struct *curr = rq->curr;
6220         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6221         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6222         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6223         int next_buddy_marked = 0;
6224
6225         if (unlikely(se == pse))
6226                 return;
6227
6228         /*
6229          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6230          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6231          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6232          * next-buddy nomination below.
6233          */
6234         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6235                 return;
6236
6237         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6238                 set_next_buddy(pse);
6239                 next_buddy_marked = 1;
6240         }
6241
6242         /*
6243          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6244          * wake up path.
6245          *
6246          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6247          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6248          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6249          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6250          * below.
6251          */
6252         if (test_tsk_need_resched(curr))
6253                 return;
6254
6255         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6256         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6257             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6258                 goto preempt;
6259
6260         /*
6261          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6262          * is driven by the tick):
6263          */
6264         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6265                 return;
6266
6267         find_matching_se(&se, &pse);
6268         update_curr(cfs_rq_of(se));
6269         BUG_ON(!pse);
6270         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6271                 /*
6272                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6273                  * triggering this preemption.
6274                  */
6275                 if (!next_buddy_marked)
6276                         set_next_buddy(pse);
6277                 goto preempt;
6278         }
6279
6280         return;
6281
6282 preempt:
6283         resched_curr(rq);
6284         /*
6285          * Only set the backward buddy when the current task is still
6286          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6287          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6288          * point, either of which can * drop the rq lock.
6289          *
6290          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6291          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6292          */
6293         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6294                 return;
6295
6296         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6297                 set_last_buddy(se);
6298 }
6299
6300 static struct task_struct *
6301 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6302 {
6303         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6304         struct sched_entity *se;
6305         struct task_struct *p;
6306         int new_tasks;
6307
6308 again:
6309         if (!cfs_rq->nr_running)
6310                 goto idle;
6311
6312 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6313         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6314                 goto simple;
6315
6316         /*
6317          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6318          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6319          *
6320          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6321          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6322          */
6323
6324         do {
6325                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6326
6327                 /*
6328                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6329                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6330                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6331                  * forget we've ever seen it.
6332                  */
6333                 if (curr) {
6334                         if (curr->on_rq)
6335                                 update_curr(cfs_rq);
6336                         else
6337                                 curr = NULL;
6338
6339                         /*
6340                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6341                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6342                          * Therefore the nr_running test will indeed
6343                          * be correct.
6344                          */
6345                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq))) {
6346                                 cfs_rq = &rq->cfs;
6347
6348                                 if (!cfs_rq->nr_running)
6349                                         goto idle;
6350
6351                                 goto simple;
6352                         }
6353                 }
6354
6355                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6356                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6357         } while (cfs_rq);
6358
6359         p = task_of(se);
6360
6361         /*
6362          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6363          * is a different task than we started out with, try and touch the
6364          * least amount of cfs_rqs.
6365          */
6366         if (prev != p) {
6367                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6368
6369                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6370                         int se_depth = se->depth;
6371                         int pse_depth = pse->depth;
6372
6373                         if (se_depth <= pse_depth) {
6374                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6375                                 pse = parent_entity(pse);
6376                         }
6377                         if (se_depth >= pse_depth) {
6378                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6379                                 se = parent_entity(se);
6380                         }
6381                 }
6382
6383                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6384                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6385         }
6386
6387         if (hrtick_enabled(rq))
6388                 hrtick_start_fair(rq, p);
6389
6390         return p;
6391 simple:
6392 #endif
6393
6394         put_prev_task(rq, prev);
6395
6396         do {
6397                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6398                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6399                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6400         } while (cfs_rq);
6401
6402         p = task_of(se);
6403
6404         if (hrtick_enabled(rq))
6405                 hrtick_start_fair(rq, p);
6406
6407         return p;
6408
6409 idle:
6410         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6411
6412         /*
6413          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6414          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6415          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6416          */
6417         if (new_tasks < 0)
6418                 return RETRY_TASK;
6419
6420         if (new_tasks > 0)
6421                 goto again;
6422
6423         return NULL;
6424 }
6425
6426 /*
6427  * Account for a descheduled task:
6428  */
6429 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6430 {
6431         struct sched_entity *se = &prev->se;
6432         struct cfs_rq *cfs_rq;
6433
6434         for_each_sched_entity(se) {
6435                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6436                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6437         }
6438 }
6439
6440 /*
6441  * sched_yield() is very simple
6442  *
6443  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6444  */
6445 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6446 {
6447         struct task_struct *curr = rq->curr;
6448         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6449         struct sched_entity *se = &curr->se;
6450
6451         /*
6452          * Are we the only task in the tree?
6453          */
6454         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6455                 return;
6456
6457         clear_buddies(cfs_rq, se);
6458
6459         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6460                 update_rq_clock(rq);
6461                 /*
6462                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6463                  */
6464                 update_curr(cfs_rq);
6465                 /*
6466                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6467                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6468                  * and double the fastpath cost.
6469                  */
6470                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6471         }
6472
6473         set_skip_buddy(se);
6474 }
6475
6476 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6477 {
6478         struct sched_entity *se = &p->se;
6479
6480         /* throttled hierarchies are not runnable */
6481         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6482                 return false;
6483
6484         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6485         set_next_buddy(se);
6486
6487         yield_task_fair(rq);
6488
6489         return true;
6490 }
6491
6492 #ifdef CONFIG_SMP
6493 /**************************************************
6494  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6495  *
6496  * BASICS
6497  *
6498  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6499  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6500  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6501  *
6502  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6503  *
6504  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6505  * W_i,0 is defined as:
6506  *
6507  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6508  *
6509  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6510  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6511  *
6512  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6513  * weight:
6514  *
6515  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6516  *
6517  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6518  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6519  * can also include other factors [XXX].
6520  *
6521  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6522  * directly from (1):
6523  *
6524  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6525  *
6526  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6527  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6528  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6529  *
6530  * [XXX expand on:
6531  *     - infeasible weights;
6532  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6533  *
6534  *
6535  * SCHED DOMAINS
6536  *
6537  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6538  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6539  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6540  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6541  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6542  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6543  * the groups.
6544  *
6545  * This yields:
6546  *
6547  *     log_2 n     1     n
6548  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6549  *     i = 0      2^i   2^i
6550  *                               `- size of each group
6551  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6552  *         |         `- freq
6553  *         `- sum over all levels
6554  *
6555  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6556  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6557  *
6558  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6559  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6560  *
6561  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6562  *
6563  *             log_2 n
6564  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6565  *             k = 0
6566  *
6567  * And you'll find that:
6568  *
6569  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6570  *
6571  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6572  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6573  * of:
6574  *
6575  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6576  *
6577  *
6578  * WORK CONSERVING
6579  *
6580  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6581  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6582  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6583  *
6584  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6585  * time.
6586  *
6587  * [XXX more?]
6588  *
6589  *
6590  * CGROUPS
6591  *
6592  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6593  *
6594  *                                s_k,i
6595  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6596  *                                 S_k
6597  *
6598  * Where
6599  *
6600  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6601  *
6602  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6603  *
6604  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6605  * property.
6606  *
6607  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6608  *      rewrite all of this once again.]
6609  */
6610
6611 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6612
6613 enum fbq_type { regular, remote, all };
6614
6615 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6616 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6617 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6618 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6619
6620 struct lb_env {
6621         struct sched_domain     *sd;
6622
6623         struct rq               *src_rq;
6624         int                     src_cpu;
6625
6626         int                     dst_cpu;
6627         struct rq               *dst_rq;
6628
6629         struct cpumask          *dst_grpmask;
6630         int                     new_dst_cpu;
6631         enum cpu_idle_type      idle;
6632         long                    imbalance;
6633         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6634         struct cpumask          *cpus;
6635
6636         unsigned int            flags;
6637
6638         unsigned int            loop;
6639         unsigned int            loop_break;
6640         unsigned int            loop_max;
6641
6642         enum fbq_type           fbq_type;
6643         struct list_head        tasks;
6644 };
6645
6646 /*
6647  * Is this task likely cache-hot:
6648  */
6649 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6650 {
6651         s64 delta;
6652
6653         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6654
6655         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6656                 return 0;
6657
6658         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6659                 return 0;
6660
6661         /*
6662          * Buddy candidates are cache hot:
6663          */
6664         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6665                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6666                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6667                 return 1;
6668
6669         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6670                 return 1;
6671         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6672                 return 0;
6673
6674         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6675
6676         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6677 }
6678
6679 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6680 /*
6681  * Returns 1, if task migration degrades locality
6682  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6683  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6684  */
6685 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6686 {
6687         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6688         unsigned long src_faults, dst_faults;
6689         int src_nid, dst_nid;
6690
6691         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6692                 return -1;
6693
6694         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6695                 return -1;
6696
6697         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6698         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6699
6700         if (src_nid == dst_nid)
6701                 return -1;
6702
6703         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6704         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6705                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6706                         return 1;
6707                 else
6708                         return -1;
6709         }
6710
6711         /* Encourage migration to the preferred node. */
6712         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6713                 return 0;
6714
6715         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
6716         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE)
6717                 return -1;
6718
6719         if (numa_group) {
6720                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6721                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6722         } else {
6723                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6724                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6725         }
6726
6727         return dst_faults < src_faults;
6728 }
6729
6730 #else
6731 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6732                                              struct lb_env *env)
6733 {
6734         return -1;
6735 }
6736 #endif
6737
6738 /*
6739  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6740  */
6741 static
6742 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6743 {
6744         int tsk_cache_hot;
6745
6746         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6747
6748         /*
6749          * We do not migrate tasks that are:
6750          * 1) throttled_lb_pair, or
6751          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6752          * 3) running (obviously), or
6753          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6754          */
6755         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6756                 return 0;
6757
6758         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6759                 int cpu;
6760
6761                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6762
6763                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6764
6765                 /*
6766                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6767                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6768                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6769                  *
6770                  * Avoid computing new_dst_cpu for NEWLY_IDLE or if we have
6771                  * already computed one in current iteration.
6772                  */
6773                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6774                         return 0;
6775
6776                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6777                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6778                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
6779                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6780                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6781                                 break;
6782                         }
6783                 }
6784
6785                 return 0;
6786         }
6787
6788         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6789         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6790
6791         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6792                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6793                 return 0;
6794         }
6795
6796         /*
6797          * Aggressive migration if:
6798          * 1) destination numa is preferred
6799          * 2) task is cache cold, or
6800          * 3) too many balance attempts have failed.
6801          */
6802         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6803         if (tsk_cache_hot == -1)
6804                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6805
6806         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6807             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6808                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6809                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
6810                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
6811                 }
6812                 return 1;
6813         }
6814
6815         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6816         return 0;
6817 }
6818
6819 /*
6820  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6821  */
6822 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6823 {
6824         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6825
6826         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6827         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
6828         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6829 }
6830
6831 /*
6832  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6833  * part of active balancing operations within "domain".
6834  *
6835  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6836  */
6837 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6838 {
6839         struct task_struct *p, *n;
6840
6841         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6842
6843         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6844                 if (!can_migrate_task(p, env))
6845                         continue;
6846
6847                 detach_task(p, env);
6848
6849                 /*
6850                  * Right now, this is only the second place where
6851                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6852                  * so we can safely collect stats here rather than
6853                  * inside detach_tasks().
6854                  */
6855                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
6856                 return p;
6857         }
6858         return NULL;
6859 }
6860
6861 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6862
6863 /*
6864  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6865  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6866  *
6867  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6868  */
6869 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6870 {
6871         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6872         struct task_struct *p;
6873         unsigned long load;
6874         int detached = 0;
6875
6876         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6877
6878         if (env->imbalance <= 0)
6879                 return 0;
6880
6881         while (!list_empty(tasks)) {
6882                 /*
6883                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6884                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6885                  */
6886                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6887                         break;
6888
6889                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6890
6891                 env->loop++;
6892                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6893                 if (env->loop > env->loop_max)
6894                         break;
6895
6896                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6897                 if (env->loop > env->loop_break) {
6898                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6899                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6900                         break;
6901                 }
6902
6903                 if (!can_migrate_task(p, env))
6904                         goto next;
6905
6906                 load = task_h_load(p);
6907
6908                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6909                         goto next;
6910
6911                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6912                         goto next;
6913
6914                 detach_task(p, env);
6915                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6916
6917                 detached++;
6918                 env->imbalance -= load;
6919
6920 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6921                 /*
6922                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6923                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6924                  * the critical section.
6925                  */
6926                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6927                         break;
6928 #endif
6929
6930                 /*
6931                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6932                  * weighted load.
6933                  */
6934                 if (env->imbalance <= 0)
6935                         break;
6936
6937                 continue;
6938 next:
6939                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6940         }
6941
6942         /*
6943          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6944          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6945          * than inside detach_one_task().
6946          */
6947         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
6948
6949         return detached;
6950 }
6951
6952 /*
6953  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6954  */
6955 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6956 {
6957         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6958
6959         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6960         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
6961         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6962         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6963 }
6964
6965 /*
6966  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6967  * its new rq.
6968  */
6969 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6970 {
6971         struct rq_flags rf;
6972
6973         rq_lock(rq, &rf);
6974         update_rq_clock(rq);
6975         attach_task(rq, p);
6976         rq_unlock(rq, &rf);
6977 }
6978
6979 /*
6980  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6981  * new rq.
6982  */
6983 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6984 {
6985         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6986         struct task_struct *p;
6987         struct rq_flags rf;
6988
6989         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
6990         update_rq_clock(env->dst_rq);
6991
6992         while (!list_empty(tasks)) {
6993                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6994                 list_del_init(&p->se.group_node);
6995
6996                 attach_task(env->dst_rq, p);
6997         }
6998
6999         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
7000 }
7001
7002 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7003
7004 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7005 {
7006         if (cfs_rq->load.weight)
7007                 return false;
7008
7009         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7010                 return false;
7011
7012         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7013                 return false;
7014
7015         if (cfs_rq->runnable_load_sum)
7016                 return false;
7017
7018         return true;
7019 }
7020
7021 static void update_blocked_averages(int cpu)
7022 {
7023         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7024         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7025         struct rq_flags rf;
7026
7027         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7028         update_rq_clock(rq);
7029
7030         /*
7031          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7032          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7033          */
7034         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7035                 struct sched_entity *se;
7036
7037                 /* throttled entities do not contribute to load */
7038                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7039                         continue;
7040
7041                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
7042                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7043
7044                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7045                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7046                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7047                         update_load_avg(se, 0);
7048
7049                 /*
7050                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7051                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7052                  */
7053                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7054                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7055         }
7056         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7057 }
7058
7059 /*
7060  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7061  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7062  * group is a fraction of its parents load.
7063  */
7064 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7065 {
7066         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7067         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7068         unsigned long now = jiffies;
7069         unsigned long load;
7070
7071         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7072                 return;
7073
7074         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7075         for_each_sched_entity(se) {
7076                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7077                 cfs_rq->h_load_next = se;
7078                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7079                         break;
7080         }
7081
7082         if (!se) {
7083                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7084                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7085         }
7086
7087         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7088                 load = cfs_rq->h_load;
7089                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7090                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7091                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7092                 cfs_rq->h_load = load;
7093                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7094         }
7095 }
7096
7097 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7098 {
7099         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7100
7101         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7102         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7103                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7104 }
7105 #else
7106 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7107 {
7108         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7109         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7110         struct rq_flags rf;
7111
7112         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7113         update_rq_clock(rq);
7114         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
7115         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7116 }
7117
7118 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7119 {
7120         return p->se.avg.load_avg;
7121 }
7122 #endif
7123
7124 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7125
7126 enum group_type {
7127         group_other = 0,
7128         group_imbalanced,
7129         group_overloaded,
7130 };
7131
7132 /*
7133  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7134  */
7135 struct sg_lb_stats {
7136         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7137         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7138         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7139         unsigned long load_per_task;
7140         unsigned long group_capacity;
7141         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7142         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7143         unsigned int idle_cpus;
7144         unsigned int group_weight;
7145         enum group_type group_type;
7146         int group_no_capacity;
7147 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7148         unsigned int nr_numa_running;
7149         unsigned int nr_preferred_running;
7150 #endif
7151 };
7152
7153 /*
7154  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7155  *               during load balancing.
7156  */
7157 struct sd_lb_stats {
7158         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7159         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7160         unsigned long total_running;
7161         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7162         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7163         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7164
7165         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7166         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7167 };
7168
7169 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7170 {
7171         /*
7172          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7173          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7174          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7175          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7176          */
7177         *sds = (struct sd_lb_stats){
7178                 .busiest = NULL,
7179                 .local = NULL,
7180                 .total_running = 0UL,
7181                 .total_load = 0UL,
7182                 .total_capacity = 0UL,
7183                 .busiest_stat = {
7184                         .avg_load = 0UL,
7185                         .sum_nr_running = 0,
7186                         .group_type = group_other,
7187                 },
7188         };
7189 }
7190
7191 /**
7192  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7193  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7194  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7195  *
7196  * Return: The load index.
7197  */
7198 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7199                                         enum cpu_idle_type idle)
7200 {
7201         int load_idx;
7202
7203         switch (idle) {
7204         case CPU_NOT_IDLE:
7205                 load_idx = sd->busy_idx;
7206                 break;
7207
7208         case CPU_NEWLY_IDLE:
7209                 load_idx = sd->newidle_idx;
7210                 break;
7211         default:
7212                 load_idx = sd->idle_idx;
7213                 break;
7214         }
7215
7216         return load_idx;
7217 }
7218
7219 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7220 {
7221         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7222         u64 total, used, age_stamp, avg;
7223         s64 delta;
7224
7225         /*
7226          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7227          * we read them once before doing sanity checks on them.
7228          */
7229         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7230         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7231         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7232
7233         if (unlikely(delta < 0))
7234                 delta = 0;
7235
7236         total = sched_avg_period() + delta;
7237
7238         used = div_u64(avg, total);
7239
7240         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7241                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7242
7243         return 1;
7244 }
7245
7246 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7247 {
7248         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7249         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7250
7251         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7252
7253         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7254         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7255
7256         if (!capacity)
7257                 capacity = 1;
7258
7259         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7260         sdg->sgc->capacity = capacity;
7261         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7262 }
7263
7264 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7265 {
7266         struct sched_domain *child = sd->child;
7267         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7268         unsigned long capacity, min_capacity;
7269         unsigned long interval;
7270
7271         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7272         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7273         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7274
7275         if (!child) {
7276                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7277                 return;
7278         }
7279
7280         capacity = 0;
7281         min_capacity = ULONG_MAX;
7282
7283         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7284                 /*
7285                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7286                  * span the current group.
7287                  */
7288
7289                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7290                         struct sched_group_capacity *sgc;
7291                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7292
7293                         /*
7294                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7295                          * gets here before we've attached the domains to the
7296                          * runqueues.
7297                          *
7298                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7299                          * in update_cpu_capacity().
7300                          *
7301                          * This avoids capacity from being 0 and
7302                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7303                          */
7304                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7305                                 capacity += capacity_of(cpu);
7306                         } else {
7307                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7308                                 capacity += sgc->capacity;
7309                         }
7310
7311                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7312                 }
7313         } else  {
7314                 /*
7315                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7316                  * span the current group.
7317                  */
7318
7319                 group = child->groups;
7320                 do {
7321                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7322
7323                         capacity += sgc->capacity;
7324                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7325                         group = group->next;
7326                 } while (group != child->groups);
7327         }
7328
7329         sdg->sgc->capacity = capacity;
7330         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7331 }
7332
7333 /*
7334  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7335  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7336  * Return true is the capacity is reduced
7337  */
7338 static inline int
7339 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7340 {
7341         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7342                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7343 }
7344
7345 /*
7346  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7347  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7348  *
7349  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7350  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7351  * Something like:
7352  *
7353  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7354  *              *     * * *
7355  *
7356  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7357  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7358  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7359  *
7360  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7361  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7362  * moving tasks due to affinity constraints.
7363  *
7364  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7365  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7366  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7367  * to create an effective group imbalance.
7368  *
7369  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7370  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7371  * subtle and fragile situation.
7372  */
7373
7374 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7375 {
7376         return group->sgc->imbalance;
7377 }
7378
7379 /*
7380  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7381  * be used by some tasks.
7382  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7383  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7384  * available capacity for CFS tasks.
7385  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7386  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7387  * capacity in meaningful for the load balancer.
7388  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7389  * any benefit for the load balance.
7390  */
7391 static inline bool
7392 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7393 {
7394         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7395                 return true;
7396
7397         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7398                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7399                 return true;
7400
7401         return false;
7402 }
7403
7404 /*
7405  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7406  *  handle.
7407  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7408  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7409  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7410  *  false.
7411  */
7412 static inline bool
7413 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7414 {
7415         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7416                 return false;
7417
7418         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7419                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7420                 return true;
7421
7422         return false;
7423 }
7424
7425 /*
7426  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7427  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7428  */
7429 static inline bool
7430 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7431 {
7432         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7433                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7434 }
7435
7436 static inline enum
7437 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7438                           struct sg_lb_stats *sgs)
7439 {
7440         if (sgs->group_no_capacity)
7441                 return group_overloaded;
7442
7443         if (sg_imbalanced(group))
7444                 return group_imbalanced;
7445
7446         return group_other;
7447 }
7448
7449 /**
7450  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7451  * @env: The load balancing environment.
7452  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7453  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7454  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7455  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7456  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7457  */
7458 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7459                         struct sched_group *group, int load_idx,
7460                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7461                         bool *overload)
7462 {
7463         unsigned long load;
7464         int i, nr_running;
7465
7466         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7467
7468         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7469                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7470
7471                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7472                 if (local_group)
7473                         load = target_load(i, load_idx);
7474                 else
7475                         load = source_load(i, load_idx);
7476
7477                 sgs->group_load += load;
7478                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7479                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7480
7481                 nr_running = rq->nr_running;
7482                 if (nr_running > 1)
7483                         *overload = true;
7484
7485 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7486                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7487                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7488 #endif
7489                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(rq);
7490                 /*
7491                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7492                  */
7493                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7494                         sgs->idle_cpus++;
7495         }
7496
7497         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7498         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7499         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7500
7501         if (sgs->sum_nr_running)
7502                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7503
7504         sgs->group_weight = group->group_weight;
7505
7506         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7507         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7508 }
7509
7510 /**
7511  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7512  * @env: The load balancing environment.
7513  * @sds: sched_domain statistics
7514  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7515  * @sgs: sched_group statistics
7516  *
7517  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7518  * busiest group.
7519  *
7520  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7521  * busiest group. %false otherwise.
7522  */
7523 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7524                                    struct sd_lb_stats *sds,
7525                                    struct sched_group *sg,
7526                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7527 {
7528         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7529
7530         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7531                 return true;
7532
7533         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7534                 return false;
7535
7536         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7537                 return false;
7538
7539         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7540                 goto asym_packing;
7541
7542         /*
7543          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7544          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7545          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7546          * power/energy consequences are not considered.
7547          */
7548         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7549             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7550                 return false;
7551
7552 asym_packing:
7553         /* This is the busiest node in its class. */
7554         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7555                 return true;
7556
7557         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
7558         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7559                 return true;
7560         /*
7561          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
7562          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
7563          * of lower priority than ourself as busy.
7564          */
7565         if (sgs->sum_nr_running &&
7566             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
7567                 if (!sds->busiest)
7568                         return true;
7569
7570                 /* Prefer to move from lowest priority cpu's work */
7571                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
7572                                       sg->asym_prefer_cpu))
7573                         return true;
7574         }
7575
7576         return false;
7577 }
7578
7579 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7580 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7581 {
7582         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7583                 return regular;
7584         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7585                 return remote;
7586         return all;
7587 }
7588
7589 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7590 {
7591         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7592                 return regular;
7593         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7594                 return remote;
7595         return all;
7596 }
7597 #else
7598 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7599 {
7600         return all;
7601 }
7602
7603 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7604 {
7605         return regular;
7606 }
7607 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7608
7609 /**
7610  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7611  * @env: The load balancing environment.
7612  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7613  */
7614 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7615 {
7616         struct sched_domain_shared *shared = env->sd->shared;
7617         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7618         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7619         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
7620         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7621         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7622         bool overload = false;
7623
7624         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7625                 prefer_sibling = 1;
7626
7627         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7628
7629         do {
7630                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7631                 int local_group;
7632
7633                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
7634                 if (local_group) {
7635                         sds->local = sg;
7636                         sgs = local;
7637
7638                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7639                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7640                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7641                 }
7642
7643                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7644                                                 &overload);
7645
7646                 if (local_group)
7647                         goto next_group;
7648
7649                 /*
7650                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7651                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7652                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7653                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7654                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7655                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7656                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7657                  * the tasks on the system).
7658                  */
7659                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7660                     group_has_capacity(env, local) &&
7661                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
7662                         sgs->group_no_capacity = 1;
7663                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7664                 }
7665
7666                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7667                         sds->busiest = sg;
7668                         sds->busiest_stat = *sgs;
7669                 }
7670
7671 next_group:
7672                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7673                 sds->total_running += sgs->sum_nr_running;
7674                 sds->total_load += sgs->group_load;
7675                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7676
7677                 sg = sg->next;
7678         } while (sg != env->sd->groups);
7679
7680         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7681                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7682
7683         if (!env->sd->parent) {
7684                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7685                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7686                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7687         }
7688
7689         if (!shared)
7690                 return;
7691
7692         /*
7693          * Since these are sums over groups they can contain some CPUs
7694          * multiple times for the NUMA domains.
7695          *
7696          * Currently only wake_affine_llc() and find_busiest_group()
7697          * uses these numbers, only the last is affected by this problem.
7698          *
7699          * XXX fix that.
7700          */
7701         WRITE_ONCE(shared->nr_running,  sds->total_running);
7702         WRITE_ONCE(shared->load,        sds->total_load);
7703         WRITE_ONCE(shared->capacity,    sds->total_capacity);
7704 }
7705
7706 /**
7707  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7708  *                      sched domain.
7709  *
7710  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7711  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7712  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7713  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7714  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7715  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7716  *
7717  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7718  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7719  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7720  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7721  * number.
7722  *
7723  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7724  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7725  *
7726  * @env: The load balancing environment.
7727  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7728  */
7729 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7730 {
7731         int busiest_cpu;
7732
7733         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7734                 return 0;
7735
7736         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7737                 return 0;
7738
7739         if (!sds->busiest)
7740                 return 0;
7741
7742         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
7743         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
7744                 return 0;
7745
7746         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7747                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7748                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7749
7750         return 1;
7751 }
7752
7753 /**
7754  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7755  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7756  *                      load balancing.
7757  * @env: The load balancing environment.
7758  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7759  */
7760 static inline
7761 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7762 {
7763         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7764         unsigned int imbn = 2;
7765         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7766         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7767
7768         local = &sds->local_stat;
7769         busiest = &sds->busiest_stat;
7770
7771         if (!local->sum_nr_running)
7772                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7773         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7774                 imbn = 1;
7775
7776         scaled_busy_load_per_task =
7777                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7778                 busiest->group_capacity;
7779
7780         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7781             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7782                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7783                 return;
7784         }
7785
7786         /*
7787          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7788          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7789          * moving them.
7790          */
7791
7792         capa_now += busiest->group_capacity *
7793                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7794         capa_now += local->group_capacity *
7795                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7796         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7797
7798         /* Amount of load we'd subtract */
7799         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7800                 capa_move += busiest->group_capacity *
7801                             min(busiest->load_per_task,
7802                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7803         }
7804
7805         /* Amount of load we'd add */
7806         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7807             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7808                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7809                       local->group_capacity;
7810         } else {
7811                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7812                       local->group_capacity;
7813         }
7814         capa_move += local->group_capacity *
7815                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7816         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7817
7818         /* Move if we gain throughput */
7819         if (capa_move > capa_now)
7820                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7821 }
7822
7823 /**
7824  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7825  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7826  * @env: load balance environment
7827  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7828  */
7829 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7830 {
7831         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7832         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7833
7834         local = &sds->local_stat;
7835         busiest = &sds->busiest_stat;
7836
7837         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7838                 /*
7839                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7840                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7841                  */
7842                 busiest->load_per_task =
7843                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7844         }
7845
7846         /*
7847          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7848          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7849          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7850          * skipped when updating the busiest sg:
7851          */
7852         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7853             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7854                 env->imbalance = 0;
7855                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7856         }
7857
7858         /*
7859          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7860          */
7861         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7862             local->group_type   == group_overloaded) {
7863                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7864                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7865                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7866                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
7867                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7868                 } else
7869                         load_above_capacity = ~0UL;
7870         }
7871
7872         /*
7873          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7874          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7875          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7876          * we also don't want to reduce the group load below the group
7877          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7878          */
7879         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7880
7881         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7882         env->imbalance = min(
7883                 max_pull * busiest->group_capacity,
7884                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7885         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7886
7887         /*
7888          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7889          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7890          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7891          * moved
7892          */
7893         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7894                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7895 }
7896
7897 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7898
7899 /**
7900  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7901  * if there is an imbalance.
7902  *
7903  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7904  * to restore balance.
7905  *
7906  * @env: The load balancing environment.
7907  *
7908  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7909  */
7910 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7911 {
7912         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7913         struct sd_lb_stats sds;
7914
7915         init_sd_lb_stats(&sds);
7916
7917         /*
7918          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7919          * this level.
7920          */
7921         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7922         local = &sds.local_stat;
7923         busiest = &sds.busiest_stat;
7924
7925         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7926         if (check_asym_packing(env, &sds))
7927                 return sds.busiest;
7928
7929         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7930         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7931                 goto out_balanced;
7932
7933         /* XXX broken for overlapping NUMA groups */
7934         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7935                                                 / sds.total_capacity;
7936
7937         /*
7938          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7939          * work because they assume all things are equal, which typically
7940          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7941          */
7942         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7943                 goto force_balance;
7944
7945         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7946         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7947             busiest->group_no_capacity)
7948                 goto force_balance;
7949
7950         /*
7951          * If the local group is busier than the selected busiest group
7952          * don't try and pull any tasks.
7953          */
7954         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7955                 goto out_balanced;
7956
7957         /*
7958          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7959          * average load.
7960          */
7961         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7962                 goto out_balanced;
7963
7964         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7965                 /*
7966                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7967                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7968                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7969                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7970                  * might end up to just move the imbalance on another group
7971                  */
7972                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7973                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7974                         goto out_balanced;
7975         } else {
7976                 /*
7977                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7978                  * imbalance_pct to be conservative.
7979                  */
7980                 if (100 * busiest->avg_load <=
7981                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7982                         goto out_balanced;
7983         }
7984
7985 force_balance:
7986         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7987         calculate_imbalance(env, &sds);
7988         return sds.busiest;
7989
7990 out_balanced:
7991         env->imbalance = 0;
7992         return NULL;
7993 }
7994
7995 /*
7996  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7997  */
7998 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7999                                      struct sched_group *group)
8000 {
8001         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8002         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8003         int i;
8004
8005         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
8006                 unsigned long capacity, wl;
8007                 enum fbq_type rt;
8008
8009                 rq = cpu_rq(i);
8010                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8011
8012                 /*
8013                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8014                  *  - regular: there are !numa tasks
8015                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8016                  *  - all:     there is no distinction
8017                  *
8018                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8019                  * ignore those when there's better options.
8020                  *
8021                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8022                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8023                  * queue by moving tasks around inside the node.
8024                  *
8025                  * If we cannot move enough load due to this classification
8026                  * the next pass will adjust the group classification and
8027                  * allow migration of more tasks.
8028                  *
8029                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8030                  */
8031                 if (rt > env->fbq_type)
8032                         continue;
8033
8034                 capacity = capacity_of(i);
8035
8036                 wl = weighted_cpuload(rq);
8037
8038                 /*
8039                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8040                  * which is not scaled with the cpu capacity.
8041                  */
8042
8043                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8044                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8045                         continue;
8046
8047                 /*
8048                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
8049                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
8050                  * that the load can be moved away from the cpu that is
8051                  * potentially running at a lower capacity.
8052                  *
8053                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8054                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8055                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8056                  * our previous maximum.
8057                  */
8058                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8059                         busiest_load = wl;
8060                         busiest_capacity = capacity;
8061                         busiest = rq;
8062                 }
8063         }
8064
8065         return busiest;
8066 }
8067
8068 /*
8069  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8070  * so long as it is large enough.
8071  */
8072 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8073
8074 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8075 {
8076         struct sched_domain *sd = env->sd;
8077
8078         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8079
8080                 /*
8081                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8082                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8083                  * highest priority CPUs.
8084                  */
8085                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8086                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8087                         return 1;
8088         }
8089
8090         /*
8091          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8092          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8093          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8094          * available on dst_cpu.
8095          */
8096         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8097             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8098                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8099                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8100                         return 1;
8101         }
8102
8103         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8104 }
8105
8106 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8107
8108 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8109 {
8110         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8111         int cpu, balance_cpu = -1;
8112
8113         /*
8114          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8115          * to do the newly idle load balance.
8116          */
8117         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8118                 return 1;
8119
8120         /* Try to find first idle cpu */
8121         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8122                 if (!idle_cpu(cpu))
8123                         continue;
8124
8125                 balance_cpu = cpu;
8126                 break;
8127         }
8128
8129         if (balance_cpu == -1)
8130                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8131
8132         /*
8133          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8134          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8135          */
8136         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8137 }
8138
8139 /*
8140  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8141  * tasks if there is an imbalance.
8142  */
8143 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8144                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8145                         int *continue_balancing)
8146 {
8147         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8148         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8149         struct sched_group *group;
8150         struct rq *busiest;
8151         struct rq_flags rf;
8152         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8153
8154         struct lb_env env = {
8155                 .sd             = sd,
8156                 .dst_cpu        = this_cpu,
8157                 .dst_rq         = this_rq,
8158                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8159                 .idle           = idle,
8160                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8161                 .cpus           = cpus,
8162                 .fbq_type       = all,
8163                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8164         };
8165
8166         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), cpu_active_mask);
8167
8168         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8169
8170 redo:
8171         if (!should_we_balance(&env)) {
8172                 *continue_balancing = 0;
8173                 goto out_balanced;
8174         }
8175
8176         group = find_busiest_group(&env);
8177         if (!group) {
8178                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8179                 goto out_balanced;
8180         }
8181
8182         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8183         if (!busiest) {
8184                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8185                 goto out_balanced;
8186         }
8187
8188         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8189
8190         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8191
8192         env.src_cpu = busiest->cpu;
8193         env.src_rq = busiest;
8194
8195         ld_moved = 0;
8196         if (busiest->nr_running > 1) {
8197                 /*
8198                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8199                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8200                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8201                  * correctly treated as an imbalance.
8202                  */
8203                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8204                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8205
8206 more_balance:
8207                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8208                 update_rq_clock(busiest);
8209
8210                 /*
8211                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8212                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8213                  */
8214                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8215
8216                 /*
8217                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8218                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8219                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8220                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8221                  * See task_rq_lock() family for the details.
8222                  */
8223
8224                 rq_unlock(busiest, &rf);
8225
8226                 if (cur_ld_moved) {
8227                         attach_tasks(&env);
8228                         ld_moved += cur_ld_moved;
8229                 }
8230
8231                 local_irq_restore(rf.flags);
8232
8233                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8234                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8235                         goto more_balance;
8236                 }
8237
8238                 /*
8239                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8240                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8241                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8242                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8243                  * sched_group.
8244                  *
8245                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8246                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8247                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8248                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8249                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8250                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8251                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8252                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8253                  * This however should not happen so much in practice and
8254                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8255                  * excess load moved.
8256                  */
8257                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8258
8259                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8260                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8261
8262                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8263                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8264                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8265                         env.loop         = 0;
8266                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8267
8268                         /*
8269                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8270                          * need to continue with same src_cpu.
8271                          */
8272                         goto more_balance;
8273                 }
8274
8275                 /*
8276                  * We failed to reach balance because of affinity.
8277                  */
8278                 if (sd_parent) {
8279                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8280
8281                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8282                                 *group_imbalance = 1;
8283                 }
8284
8285                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8286                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8287                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8288                         /*
8289                          * Attempting to continue load balancing at the current
8290                          * sched_domain level only makes sense if there are
8291                          * active CPUs remaining as possible busiest CPUs to
8292                          * pull load from which are not contained within the
8293                          * destination group that is receiving any migrated
8294                          * load.
8295                          */
8296                         if (!cpumask_subset(cpus, env.dst_grpmask)) {
8297                                 env.loop = 0;
8298                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8299                                 goto redo;
8300                         }
8301                         goto out_all_pinned;
8302                 }
8303         }
8304
8305         if (!ld_moved) {
8306                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8307                 /*
8308                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8309                  * We do not want newidle balance, which can be very
8310                  * frequent, pollute the failure counter causing
8311                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8312                  */
8313                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8314                         sd->nr_balance_failed++;
8315
8316                 if (need_active_balance(&env)) {
8317                         unsigned long flags;
8318
8319                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8320
8321                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8322                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8323                          * moved to this_cpu
8324                          */
8325                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8326                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8327                                                             flags);
8328                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8329                                 goto out_one_pinned;
8330                         }
8331
8332                         /*
8333                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8334                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8335                          * only after active load balance is finished.
8336                          */
8337                         if (!busiest->active_balance) {
8338                                 busiest->active_balance = 1;
8339                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8340                                 active_balance = 1;
8341                         }
8342                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8343
8344                         if (active_balance) {
8345                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8346                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8347                                         &busiest->active_balance_work);
8348                         }
8349
8350                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8351                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8352                 }
8353         } else
8354                 sd->nr_balance_failed = 0;
8355
8356         if (likely(!active_balance)) {
8357                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8358                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8359         } else {
8360                 /*
8361                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8362                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8363                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8364                  * detach_tasks).
8365                  */
8366                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8367                         sd->balance_interval *= 2;
8368         }
8369
8370         goto out;
8371
8372 out_balanced:
8373         /*
8374          * We reach balance although we may have faced some affinity
8375          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8376          */
8377         if (sd_parent) {
8378                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8379
8380                 if (*group_imbalance)
8381                         *group_imbalance = 0;
8382         }
8383
8384 out_all_pinned:
8385         /*
8386          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8387          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8388          * can try to migrate them.
8389          */
8390         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8391
8392         sd->nr_balance_failed = 0;
8393
8394 out_one_pinned:
8395         /* tune up the balancing interval */
8396         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8397                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8398                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8399                 sd->balance_interval *= 2;
8400
8401         ld_moved = 0;
8402 out:
8403         return ld_moved;
8404 }
8405
8406 static inline unsigned long
8407 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8408 {
8409         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8410
8411         if (cpu_busy)
8412                 interval *= sd->busy_factor;
8413
8414         /* scale ms to jiffies */
8415         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8416         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8417
8418         return interval;
8419 }
8420
8421 static inline void
8422 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8423 {
8424         unsigned long interval, next;
8425
8426         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8427         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8428         next = sd->last_balance + interval;
8429
8430         if (time_after(*next_balance, next))
8431                 *next_balance = next;
8432 }
8433
8434 /*
8435  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8436  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8437  */
8438 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
8439 {
8440         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8441         int this_cpu = this_rq->cpu;
8442         struct sched_domain *sd;
8443         int pulled_task = 0;
8444         u64 curr_cost = 0;
8445
8446         /*
8447          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8448          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8449          */
8450         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8451
8452         /*
8453          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
8454          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
8455          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
8456          * re-start the picking loop.
8457          */
8458         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
8459
8460         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8461             !this_rq->rd->overload) {
8462                 rcu_read_lock();
8463                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8464                 if (sd)
8465                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8466                 rcu_read_unlock();
8467
8468                 goto out;
8469         }
8470
8471         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8472
8473         update_blocked_averages(this_cpu);
8474         rcu_read_lock();
8475         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8476                 int continue_balancing = 1;
8477                 u64 t0, domain_cost;
8478
8479                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8480                         continue;
8481
8482                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8483                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8484                         break;
8485                 }
8486
8487                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8488                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8489
8490                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8491                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8492                                                    &continue_balancing);
8493
8494                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8495                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8496                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8497
8498                         curr_cost += domain_cost;
8499                 }
8500
8501                 update_next_balance(sd, &next_balance);
8502
8503                 /*
8504                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8505                  * now runnable tasks on this rq.
8506                  */
8507                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8508                         break;
8509         }
8510         rcu_read_unlock();
8511
8512         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8513
8514         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8515                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8516
8517         /*
8518          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8519          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8520          * pretend we pulled a task.
8521          */
8522         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8523                 pulled_task = 1;
8524
8525 out:
8526         /* Move the next balance forward */
8527         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8528                 this_rq->next_balance = next_balance;
8529
8530         /* Is there a task of a high priority class? */
8531         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8532                 pulled_task = -1;
8533
8534         if (pulled_task)
8535                 this_rq->idle_stamp = 0;
8536
8537         rq_repin_lock(this_rq, rf);
8538
8539         return pulled_task;
8540 }
8541
8542 /*
8543  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8544  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8545  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8546  * avoids physical / logical imbalances.
8547  */
8548 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8549 {
8550         struct rq *busiest_rq = data;
8551         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8552         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8553         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8554         struct sched_domain *sd;
8555         struct task_struct *p = NULL;
8556         struct rq_flags rf;
8557
8558         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
8559
8560         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8561         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8562                      !busiest_rq->active_balance))
8563                 goto out_unlock;
8564
8565         /* Is there any task to move? */
8566         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8567                 goto out_unlock;
8568
8569         /*
8570          * This condition is "impossible", if it occurs
8571          * we need to fix it. Originally reported by
8572          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8573          */
8574         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8575
8576         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8577         rcu_read_lock();
8578         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8579                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8580                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8581                                 break;
8582         }
8583
8584         if (likely(sd)) {
8585                 struct lb_env env = {
8586                         .sd             = sd,
8587                         .dst_cpu        = target_cpu,
8588                         .dst_rq         = target_rq,
8589                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8590                         .src_rq         = busiest_rq,
8591                         .idle           = CPU_IDLE,
8592                         /*
8593                          * can_migrate_task() doesn't need to compute new_dst_cpu
8594                          * for active balancing. Since we have CPU_IDLE, but no
8595                          * @dst_grpmask we need to make that test go away with lying
8596                          * about DST_PINNED.
8597                          */
8598                         .flags          = LBF_DST_PINNED,
8599                 };
8600
8601                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8602                 update_rq_clock(busiest_rq);
8603
8604                 p = detach_one_task(&env);
8605                 if (p) {
8606                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8607                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8608                         sd->nr_balance_failed = 0;
8609                 } else {
8610                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8611                 }
8612         }
8613         rcu_read_unlock();
8614 out_unlock:
8615         busiest_rq->active_balance = 0;
8616         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
8617
8618         if (p)
8619                 attach_one_task(target_rq, p);
8620
8621         local_irq_enable();
8622
8623         return 0;
8624 }
8625
8626 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8627 {
8628         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8629 }
8630
8631 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8632 /*
8633  * idle load balancing details
8634  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8635  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8636  *   load balancing for all the idle CPUs.
8637  */
8638 static struct {
8639         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8640         atomic_t nr_cpus;
8641         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8642 } nohz ____cacheline_aligned;
8643
8644 static inline int find_new_ilb(void)
8645 {
8646         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8647
8648         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8649                 return ilb;
8650
8651         return nr_cpu_ids;
8652 }
8653
8654 /*
8655  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8656  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8657  * CPU (if there is one).
8658  */
8659 static void nohz_balancer_kick(void)
8660 {
8661         int ilb_cpu;
8662
8663         nohz.next_balance++;
8664
8665         ilb_cpu = find_new_ilb();
8666
8667         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8668                 return;
8669
8670         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8671                 return;
8672         /*
8673          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8674          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8675          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8676          * will be run before returning from the IPI.
8677          */
8678         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8679         return;
8680 }
8681
8682 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
8683 {
8684         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8685                 /*
8686                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8687                  */
8688                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8689                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8690                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8691                 }
8692                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8693         }
8694 }
8695
8696 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8697 {
8698         struct sched_domain *sd;
8699         int cpu = smp_processor_id();
8700
8701         rcu_read_lock();
8702         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8703
8704         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8705                 goto unlock;
8706         sd->nohz_idle = 0;
8707
8708         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8709 unlock:
8710         rcu_read_unlock();
8711 }
8712
8713 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8714 {
8715         struct sched_domain *sd;
8716         int cpu = smp_processor_id();
8717
8718         rcu_read_lock();
8719         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8720
8721         if (!sd || sd->nohz_idle)
8722                 goto unlock;
8723         sd->nohz_idle = 1;
8724
8725         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8726 unlock:
8727         rcu_read_unlock();
8728 }
8729
8730 /*
8731  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8732  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8733  */
8734 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8735 {
8736         /*
8737          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8738          */
8739         if (!cpu_active(cpu))
8740                 return;
8741
8742         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
8743         if (!is_housekeeping_cpu(cpu))
8744                 return;
8745
8746         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8747                 return;
8748
8749         /*
8750          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8751          */
8752         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8753                 return;
8754
8755         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8756         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8757         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8758 }
8759 #endif
8760
8761 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8762
8763 /*
8764  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8765  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8766  */
8767 void update_max_interval(void)
8768 {
8769         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8770 }
8771
8772 /*
8773  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8774  * and initiates a balancing operation if so.
8775  *
8776  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8777  */
8778 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8779 {
8780         int continue_balancing = 1;
8781         int cpu = rq->cpu;
8782         unsigned long interval;
8783         struct sched_domain *sd;
8784         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8785         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8786         int update_next_balance = 0;
8787         int need_serialize, need_decay = 0;
8788         u64 max_cost = 0;
8789
8790         update_blocked_averages(cpu);
8791
8792         rcu_read_lock();
8793         for_each_domain(cpu, sd) {
8794                 /*
8795                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8796                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8797                  */
8798                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8799                         sd->max_newidle_lb_cost =
8800                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8801                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8802                         need_decay = 1;
8803                 }
8804                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8805
8806                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8807                         continue;
8808
8809                 /*
8810                  * Stop the load balance at this level. There is another
8811                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8812                  * actively.
8813                  */
8814                 if (!continue_balancing) {
8815                         if (need_decay)
8816                                 continue;
8817                         break;
8818                 }
8819
8820                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8821
8822                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8823                 if (need_serialize) {
8824                         if (!spin_trylock(&balancing))
8825                                 goto out;
8826                 }
8827
8828                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8829                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8830                                 /*
8831                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8832                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8833                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8834                                  */
8835                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8836                         }
8837                         sd->last_balance = jiffies;
8838                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8839                 }
8840                 if (need_serialize)
8841                         spin_unlock(&balancing);
8842 out:
8843                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8844                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8845                         update_next_balance = 1;
8846                 }
8847         }
8848         if (need_decay) {
8849                 /*
8850                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8851                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8852                  */
8853                 rq->max_idle_balance_cost =
8854                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8855         }
8856         rcu_read_unlock();
8857
8858         /*
8859          * next_balance will be updated only when there is a need.
8860          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8861          * updated.
8862          */
8863         if (likely(update_next_balance)) {
8864                 rq->next_balance = next_balance;
8865
8866 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8867                 /*
8868                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8869                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8870                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8871                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8872                  * balance for itself and we need to update the
8873                  * nohz.next_balance accordingly.
8874                  */
8875                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8876                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8877 #endif
8878         }
8879 }
8880
8881 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8882 /*
8883  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8884  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8885  */
8886 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8887 {
8888         int this_cpu = this_rq->cpu;
8889         struct rq *rq;
8890         int balance_cpu;
8891         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8892         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8893         int update_next_balance = 0;
8894
8895         if (idle != CPU_IDLE ||
8896             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8897                 goto end;
8898
8899         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8900                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8901                         continue;
8902
8903                 /*
8904                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8905                  * work being done for other cpus. Next load
8906                  * balancing owner will pick it up.
8907                  */
8908                 if (need_resched())
8909                         break;
8910
8911                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8912
8913                 /*
8914                  * If time for next balance is due,
8915                  * do the balance.
8916                  */
8917                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8918                         struct rq_flags rf;
8919
8920                         rq_lock_irq(rq, &rf);
8921                         update_rq_clock(rq);
8922                         cpu_load_update_idle(rq);
8923                         rq_unlock_irq(rq, &rf);
8924
8925                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8926                 }
8927
8928                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8929                         next_balance = rq->next_balance;
8930                         update_next_balance = 1;
8931                 }
8932         }
8933
8934         /*
8935          * next_balance will be updated only when there is a need.
8936          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8937          * updated.
8938          */
8939         if (likely(update_next_balance))
8940                 nohz.next_balance = next_balance;
8941 end:
8942         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8943 }
8944
8945 /*
8946  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8947  * of an idle cpu in the system.
8948  *   - This rq has more than one task.
8949  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8950  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8951  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8952  *     multiple busy cpu.
8953  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8954  *     domain span are idle.
8955  */
8956 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8957 {
8958         unsigned long now = jiffies;
8959         struct sched_domain_shared *sds;
8960         struct sched_domain *sd;
8961         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
8962         bool kick = false;
8963
8964         if (unlikely(rq->idle_balance))
8965                 return false;
8966
8967        /*
8968         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8969         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8970         */
8971         set_cpu_sd_state_busy();
8972         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8973
8974         /*
8975          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8976          * balancing.
8977          */
8978         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8979                 return false;
8980
8981         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8982                 return false;
8983
8984         if (rq->nr_running >= 2)
8985                 return true;
8986
8987         rcu_read_lock();
8988         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
8989         if (sds) {
8990                 /*
8991                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
8992                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
8993                  */
8994                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
8995                 if (nr_busy > 1) {
8996                         kick = true;
8997                         goto unlock;
8998                 }
8999
9000         }
9001
9002         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9003         if (sd) {
9004                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9005                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9006                         kick = true;
9007                         goto unlock;
9008                 }
9009         }
9010
9011         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9012         if (sd) {
9013                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
9014                         if (i == cpu ||
9015                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
9016                                 continue;
9017
9018                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
9019                                 kick = true;
9020                                 goto unlock;
9021                         }
9022                 }
9023         }
9024 unlock:
9025         rcu_read_unlock();
9026         return kick;
9027 }
9028 #else
9029 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
9030 #endif
9031
9032 /*
9033  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9034  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9035  */
9036 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9037 {
9038         struct rq *this_rq = this_rq();
9039         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9040                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9041
9042         /*
9043          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
9044          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
9045          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9046          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
9047          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9048          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9049          */
9050         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
9051         rebalance_domains(this_rq, idle);
9052 }
9053
9054 /*
9055  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9056  */
9057 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9058 {
9059         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9060         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9061                 return;
9062
9063         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9064                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9065 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9066         if (nohz_kick_needed(rq))
9067                 nohz_balancer_kick();
9068 #endif
9069 }
9070
9071 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9072 {
9073         update_sysctl();
9074
9075         update_runtime_enabled(rq);
9076 }
9077
9078 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9079 {
9080         update_sysctl();
9081
9082         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9083         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9084 }
9085
9086 #endif /* CONFIG_SMP */
9087
9088 /*
9089  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9090  */
9091 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9092 {
9093         struct cfs_rq *cfs_rq;
9094         struct sched_entity *se = &curr->se;
9095
9096         for_each_sched_entity(se) {
9097                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9098                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9099         }
9100
9101         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9102                 task_tick_numa(rq, curr);
9103 }
9104
9105 /*
9106  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9107  *  - child not yet on the tasklist
9108  *  - preemption disabled
9109  */
9110 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9111 {
9112         struct cfs_rq *cfs_rq;
9113         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9114         struct rq *rq = this_rq();
9115         struct rq_flags rf;
9116
9117         rq_lock(rq, &rf);
9118         update_rq_clock(rq);
9119
9120         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9121         curr = cfs_rq->curr;
9122         if (curr) {
9123                 update_curr(cfs_rq);
9124                 se->vruntime = curr->vruntime;
9125         }
9126         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9127
9128         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9129                 /*
9130                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9131                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9132                  */
9133                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9134                 resched_curr(rq);
9135         }
9136
9137         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9138         rq_unlock(rq, &rf);
9139 }
9140
9141 /*
9142  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9143  * the current task.
9144  */
9145 static void
9146 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9147 {
9148         if (!task_on_rq_queued(p))
9149                 return;
9150
9151         /*
9152          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9153          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9154          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9155          */
9156         if (rq->curr == p) {
9157                 if (p->prio > oldprio)
9158                         resched_curr(rq);
9159         } else
9160                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9161 }
9162
9163 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9164 {
9165         struct sched_entity *se = &p->se;
9166
9167         /*
9168          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9169          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9170          * vruntime.
9171          */
9172         if (p->on_rq)
9173                 return true;
9174
9175         /*
9176          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9177          * But there are some cases where it has already been normalized:
9178          *
9179          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9180          *   wake_up_new_task().
9181          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9182          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9183          */
9184         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9185                 return true;
9186
9187         return false;
9188 }
9189
9190 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9191 /*
9192  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9193  * visible to the root
9194  */
9195 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9196 {
9197         struct cfs_rq *cfs_rq;
9198
9199         /* Start to propagate at parent */
9200         se = se->parent;
9201
9202         for_each_sched_entity(se) {
9203                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9204
9205                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
9206                         break;
9207
9208                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9209         }
9210 }
9211 #else
9212 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9213 #endif
9214
9215 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9216 {
9217         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9218
9219         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9220         update_load_avg(se, 0);
9221         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9222         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9223         propagate_entity_cfs_rq(se);
9224 }
9225
9226 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9227 {
9228         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9229
9230 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9231         /*
9232          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9233          * class maintain depth value), reset depth properly.
9234          */
9235         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9236 #endif
9237
9238         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9239         update_load_avg(se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9240         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9241         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9242         propagate_entity_cfs_rq(se);
9243 }
9244
9245 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9246 {
9247         struct sched_entity *se = &p->se;
9248         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9249
9250         if (!vruntime_normalized(p)) {
9251                 /*
9252                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9253                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9254                  */
9255                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9256                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9257         }
9258
9259         detach_entity_cfs_rq(se);
9260 }
9261
9262 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9263 {
9264         struct sched_entity *se = &p->se;
9265         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9266
9267         attach_entity_cfs_rq(se);
9268
9269         if (!vruntime_normalized(p))
9270                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9271 }
9272
9273 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9274 {
9275         detach_task_cfs_rq(p);
9276 }
9277
9278 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9279 {
9280         attach_task_cfs_rq(p);
9281
9282         if (task_on_rq_queued(p)) {
9283                 /*
9284                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9285                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9286                  * if we can still preempt the current task.
9287                  */
9288                 if (rq->curr == p)
9289                         resched_curr(rq);
9290                 else
9291                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9292         }
9293 }
9294
9295 /* Account for a task changing its policy or group.
9296  *
9297  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9298  * migrates between groups/classes.
9299  */
9300 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9301 {
9302         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9303
9304         for_each_sched_entity(se) {
9305                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9306
9307                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9308                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9309                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9310         }
9311 }
9312
9313 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9314 {
9315         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
9316         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9317 #ifndef CONFIG_64BIT
9318         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9319 #endif
9320 #ifdef CONFIG_SMP
9321 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9322         cfs_rq->propagate_avg = 0;
9323 #endif
9324         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
9325         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
9326 #endif
9327 }
9328
9329 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9330 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
9331 {
9332         struct sched_entity *se = &p->se;
9333
9334         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9335         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9336 }
9337
9338 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9339 {
9340         detach_task_cfs_rq(p);
9341         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9342
9343 #ifdef CONFIG_SMP
9344         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9345         p->se.avg.last_update_time = 0;
9346 #endif
9347         attach_task_cfs_rq(p);
9348 }
9349
9350 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
9351 {
9352         switch (type) {
9353         case TASK_SET_GROUP:
9354                 task_set_group_fair(p);
9355                 break;
9356
9357         case TASK_MOVE_GROUP:
9358                 task_move_group_fair(p);
9359                 break;
9360         }
9361 }
9362
9363 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9364 {
9365         int i;
9366
9367         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9368
9369         for_each_possible_cpu(i) {
9370                 if (tg->cfs_rq)
9371                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9372                 if (tg->se)
9373                         kfree(tg->se[i]);
9374         }
9375
9376         kfree(tg->cfs_rq);
9377         kfree(tg->se);
9378 }
9379
9380 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9381 {
9382         struct sched_entity *se;
9383         struct cfs_rq *cfs_rq;
9384         int i;
9385
9386         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9387         if (!tg->cfs_rq)
9388                 goto err;
9389         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9390         if (!tg->se)
9391                 goto err;
9392
9393         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9394
9395         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9396
9397         for_each_possible_cpu(i) {
9398                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9399                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9400                 if (!cfs_rq)
9401                         goto err;
9402
9403                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9404                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9405                 if (!se)
9406                         goto err_free_rq;
9407
9408                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9409                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9410                 init_entity_runnable_average(se);
9411         }
9412
9413         return 1;
9414
9415 err_free_rq:
9416         kfree(cfs_rq);
9417 err:
9418         return 0;
9419 }
9420
9421 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9422 {
9423         struct sched_entity *se;
9424         struct rq *rq;
9425         int i;
9426
9427         for_each_possible_cpu(i) {
9428                 rq = cpu_rq(i);
9429                 se = tg->se[i];
9430
9431                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9432                 update_rq_clock(rq);
9433                 attach_entity_cfs_rq(se);
9434                 sync_throttle(tg, i);
9435                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9436         }
9437 }
9438
9439 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9440 {
9441         unsigned long flags;
9442         struct rq *rq;
9443         int cpu;
9444
9445         for_each_possible_cpu(cpu) {
9446                 if (tg->se[cpu])
9447                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
9448
9449                 /*
9450                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9451                  * check on_list without danger of it being re-added.
9452                  */
9453                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9454                         continue;
9455
9456                 rq = cpu_rq(cpu);
9457
9458                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9459                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9460                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9461         }
9462 }
9463
9464 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9465                         struct sched_entity *se, int cpu,
9466                         struct sched_entity *parent)
9467 {
9468         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9469
9470         cfs_rq->tg = tg;
9471         cfs_rq->rq = rq;
9472         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9473
9474         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9475         tg->se[cpu] = se;
9476
9477         /* se could be NULL for root_task_group */
9478         if (!se)
9479                 return;
9480
9481         if (!parent) {
9482                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9483                 se->depth = 0;
9484         } else {
9485                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9486                 se->depth = parent->depth + 1;
9487         }
9488
9489         se->my_q = cfs_rq;
9490         /* guarantee group entities always have weight */
9491         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9492         se->parent = parent;
9493 }
9494
9495 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9496
9497 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9498 {
9499         int i;
9500
9501         /*
9502          * We can't change the weight of the root cgroup.
9503          */
9504         if (!tg->se[0])
9505                 return -EINVAL;
9506
9507         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9508
9509         mutex_lock(&shares_mutex);
9510         if (tg->shares == shares)
9511                 goto done;
9512
9513         tg->shares = shares;
9514         for_each_possible_cpu(i) {
9515                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9516                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
9517                 struct rq_flags rf;
9518
9519                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9520                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9521                 update_rq_clock(rq);
9522                 for_each_sched_entity(se) {
9523                         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9524                         update_cfs_shares(se);
9525                 }
9526                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9527         }
9528
9529 done:
9530         mutex_unlock(&shares_mutex);
9531         return 0;
9532 }
9533 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9534
9535 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9536
9537 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9538 {
9539         return 1;
9540 }
9541
9542 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9543
9544 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9545
9546 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9547
9548
9549 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9550 {
9551         struct sched_entity *se = &task->se;
9552         unsigned int rr_interval = 0;
9553
9554         /*
9555          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9556          * idle runqueue:
9557          */
9558         if (rq->cfs.load.weight)
9559                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9560
9561         return rr_interval;
9562 }
9563
9564 /*
9565  * All the scheduling class methods:
9566  */
9567 const struct sched_class fair_sched_class = {
9568         .next                   = &idle_sched_class,
9569         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9570         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9571         .yield_task             = yield_task_fair,
9572         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9573
9574         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9575
9576         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9577         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9578
9579 #ifdef CONFIG_SMP
9580         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9581         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9582
9583         .rq_online              = rq_online_fair,
9584         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9585
9586         .task_dead              = task_dead_fair,
9587         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9588 #endif
9589
9590         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9591         .task_tick              = task_tick_fair,
9592         .task_fork              = task_fork_fair,
9593
9594         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9595         .switched_from          = switched_from_fair,
9596         .switched_to            = switched_to_fair,
9597
9598         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9599
9600         .update_curr            = update_curr_fair,
9601
9602 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9603         .task_change_group      = task_change_group_fair,
9604 #endif
9605 };
9606
9607 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9608 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9609 {
9610         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
9611
9612         rcu_read_lock();
9613         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
9614                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9615         rcu_read_unlock();
9616 }
9617
9618 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9619 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9620 {
9621         int node;
9622         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9623
9624         for_each_online_node(node) {
9625                 if (p->numa_faults) {
9626                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9627                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9628                 }
9629                 if (p->numa_group) {
9630                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9631                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9632                 }
9633                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9634         }
9635 }
9636 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9637 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9638
9639 __init void init_sched_fair_class(void)
9640 {
9641 #ifdef CONFIG_SMP
9642         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9643
9644 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9645         nohz.next_balance = jiffies;
9646         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9647 #endif
9648 #endif /* SMP */
9649
9650 }