GNU Linux-libre 4.4.288-gnu1
[releases.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/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
686         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
687         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
688 }
689
690 #else
691 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
692 {
693 }
694 #endif
695
696 /*
697  * Update the current task's runtime statistics.
698  */
699 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
700 {
701         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
702         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
703         u64 delta_exec;
704
705         if (unlikely(!curr))
706                 return;
707
708         delta_exec = now - curr->exec_start;
709         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
710                 return;
711
712         curr->exec_start = now;
713
714         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
715                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
716
717         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
718         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
719
720         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
721         update_min_vruntime(cfs_rq);
722
723         if (entity_is_task(curr)) {
724                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
725
726                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
727                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
728                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
729         }
730
731         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
732 }
733
734 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
735 {
736         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
737 }
738
739 static inline void
740 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
741 {
742         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
743 }
744
745 /*
746  * Task is being enqueued - update stats:
747  */
748 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
749 {
750         /*
751          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
752          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
753          */
754         if (se != cfs_rq->curr)
755                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
756 }
757
758 static void
759 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
760 {
761         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
762                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
763         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
764         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
765                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
766 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
767         if (entity_is_task(se)) {
768                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
769                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
770         }
771 #endif
772         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
773 }
774
775 static inline void
776 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
777 {
778         /*
779          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
780          * waiting task:
781          */
782         if (se != cfs_rq->curr)
783                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
784 }
785
786 /*
787  * We are picking a new current task - update its stats:
788  */
789 static inline void
790 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
791 {
792         /*
793          * We are starting a new run period:
794          */
795         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
796 }
797
798 /**************************************************
799  * Scheduling class queueing methods:
800  */
801
802 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
803 /*
804  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
805  * calculated based on the tasks virtual memory size and
806  * numa_balancing_scan_size.
807  */
808 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
809 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
810
811 /* Portion of address space to scan in MB */
812 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
813
814 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
815 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
816
817 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
818 {
819         unsigned long rss = 0;
820         unsigned long nr_scan_pages;
821
822         /*
823          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
824          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
825          * on resident pages
826          */
827         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
828         rss = get_mm_rss(p->mm);
829         if (!rss)
830                 rss = nr_scan_pages;
831
832         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
833         return rss / nr_scan_pages;
834 }
835
836 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
837 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
838
839 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
840 {
841         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
842         unsigned int scan, floor;
843         unsigned int windows = 1;
844
845         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
846                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
847         floor = 1000 / windows;
848
849         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
850         return max_t(unsigned int, floor, scan);
851 }
852
853 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
854 {
855         unsigned int smin = task_scan_min(p);
856         unsigned int smax;
857
858         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
859         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
860         return max(smin, smax);
861 }
862
863 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
864 {
865         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
866         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
867 }
868
869 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
870 {
871         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
872         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
873 }
874
875 struct numa_group {
876         atomic_t refcount;
877
878         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
879         int nr_tasks;
880         pid_t gid;
881
882         struct rcu_head rcu;
883         nodemask_t active_nodes;
884         unsigned long total_faults;
885         /*
886          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
887          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
888          * more by CPU use than by memory faults.
889          */
890         unsigned long *faults_cpu;
891         unsigned long faults[0];
892 };
893
894 /* Shared or private faults. */
895 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
896
897 /* Memory and CPU locality */
898 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
899
900 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
901 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
902
903 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
904 {
905         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
906 }
907
908 /*
909  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
910  * occupy the first half of the array. The second half of the
911  * array is for current counters, which are averaged into the
912  * first set by task_numa_placement.
913  */
914 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
915 {
916         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
917 }
918
919 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
920 {
921         if (!p->numa_faults)
922                 return 0;
923
924         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
925                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
926 }
927
928 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
929 {
930         if (!p->numa_group)
931                 return 0;
932
933         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
934                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
935 }
936
937 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
938 {
939         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
940                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
941 }
942
943 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
944 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
945                                         int maxdist, bool task)
946 {
947         unsigned long score = 0;
948         int node;
949
950         /*
951          * All nodes are directly connected, and the same distance
952          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
953          */
954         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
955                 return 0;
956
957         /*
958          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
959          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
960          */
961         for_each_online_node(node) {
962                 unsigned long faults;
963                 int dist = node_distance(nid, node);
964
965                 /*
966                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
967                  * for placement; nid was already counted.
968                  */
969                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
970                         continue;
971
972                 /*
973                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
974                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
975                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
976                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
977                  * of each group. Skip other nodes.
978                  */
979                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
980                                         dist > maxdist)
981                         continue;
982
983                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
984                 if (task)
985                         faults = task_faults(p, node);
986                 else
987                         faults = group_faults(p, node);
988
989                 /*
990                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
991                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
992                  * directly connected bounce traffic through intermediate
993                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
994                  * The further away a node is, the less the faults count.
995                  * This seems to result in good task placement.
996                  */
997                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
998                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
999                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1000                 }
1001
1002                 score += faults;
1003         }
1004
1005         return score;
1006 }
1007
1008 /*
1009  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1010  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1011  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1012  * evenly spread out between numa nodes.
1013  */
1014 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1015                                         int dist)
1016 {
1017         unsigned long faults, total_faults;
1018
1019         if (!p->numa_faults)
1020                 return 0;
1021
1022         total_faults = p->total_numa_faults;
1023
1024         if (!total_faults)
1025                 return 0;
1026
1027         faults = task_faults(p, nid);
1028         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1029
1030         return 1000 * faults / total_faults;
1031 }
1032
1033 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1034                                          int dist)
1035 {
1036         unsigned long faults, total_faults;
1037
1038         if (!p->numa_group)
1039                 return 0;
1040
1041         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1042
1043         if (!total_faults)
1044                 return 0;
1045
1046         faults = group_faults(p, nid);
1047         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1048
1049         return 1000 * faults / total_faults;
1050 }
1051
1052 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1053                                 int src_nid, int dst_cpu)
1054 {
1055         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1056         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1057         int last_cpupid, this_cpupid;
1058
1059         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1060
1061         /*
1062          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1063          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1064          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1065          *
1066          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1067          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1068          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1069          *
1070          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1071          * same result twice in a row, given these samples are fully
1072          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1073          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1074          *
1075          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1076          * act on an unlikely task<->page relation.
1077          */
1078         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1079         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1080                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1081                 return false;
1082
1083         /* Always allow migrate on private faults */
1084         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1085                 return true;
1086
1087         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1088         if (!ng)
1089                 return true;
1090
1091         /*
1092          * Do not migrate if the destination is not a node that
1093          * is actively used by this numa group.
1094          */
1095         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1096                 return false;
1097
1098         /*
1099          * Source is a node that is not actively used by this
1100          * numa group, while the destination is. Migrate.
1101          */
1102         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1103                 return true;
1104
1105         /*
1106          * Both source and destination are nodes in active
1107          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1108          * by migrating from more heavily used groups, to less
1109          * heavily used ones, spreading the load around.
1110          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1111          */
1112         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1113 }
1114
1115 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1116 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1117 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1118 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1119 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1120
1121 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1122 struct numa_stats {
1123         unsigned long nr_running;
1124         unsigned long load;
1125
1126         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1127         unsigned long compute_capacity;
1128
1129         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1130         unsigned long task_capacity;
1131         int has_free_capacity;
1132 };
1133
1134 /*
1135  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1136  */
1137 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1138 {
1139         int smt, cpu, cpus = 0;
1140         unsigned long capacity;
1141
1142         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1143         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1144                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1145
1146                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1147                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1148                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1149
1150                 cpus++;
1151         }
1152
1153         /*
1154          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1155          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1156          * not find this node attractive.
1157          *
1158          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1159          * imbalance and bail there.
1160          */
1161         if (!cpus)
1162                 return;
1163
1164         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1165         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1166         capacity = cpus / smt; /* cores */
1167
1168         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1169                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1170         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1171 }
1172
1173 struct task_numa_env {
1174         struct task_struct *p;
1175
1176         int src_cpu, src_nid;
1177         int dst_cpu, dst_nid;
1178
1179         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1180
1181         int imbalance_pct;
1182         int dist;
1183
1184         struct task_struct *best_task;
1185         long best_imp;
1186         int best_cpu;
1187 };
1188
1189 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1190                              struct task_struct *p, long imp)
1191 {
1192         if (env->best_task)
1193                 put_task_struct(env->best_task);
1194
1195         env->best_task = p;
1196         env->best_imp = imp;
1197         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1198 }
1199
1200 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1201                                 struct task_numa_env *env)
1202 {
1203         long imb, old_imb;
1204         long orig_src_load, orig_dst_load;
1205         long src_capacity, dst_capacity;
1206
1207         /*
1208          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1209          *
1210          * src_load        dst_load
1211          * ------------ vs ---------
1212          * src_capacity    dst_capacity
1213          */
1214         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1215         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1216
1217         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1218         if (dst_load < src_load)
1219                 swap(dst_load, src_load);
1220
1221         /* Is the difference below the threshold? */
1222         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1223               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1224         if (imb <= 0)
1225                 return false;
1226
1227         /*
1228          * The imbalance is above the allowed threshold.
1229          * Compare it with the old imbalance.
1230          */
1231         orig_src_load = env->src_stats.load;
1232         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1233
1234         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1235                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1236
1237         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1238                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1239
1240         /* Would this change make things worse? */
1241         return (imb > old_imb);
1242 }
1243
1244 /*
1245  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1246  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1247  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1248  * be exchanged with the source task
1249  */
1250 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1251                               long taskimp, long groupimp)
1252 {
1253         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1254         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1255         struct task_struct *cur;
1256         long src_load, dst_load;
1257         long load;
1258         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1259         long moveimp = imp;
1260         int dist = env->dist;
1261         bool assigned = false;
1262
1263         rcu_read_lock();
1264
1265         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1266         cur = dst_rq->curr;
1267         /*
1268          * No need to move the exiting task or idle task.
1269          */
1270         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1271                 cur = NULL;
1272         else {
1273                 /*
1274                  * The task_struct must be protected here to protect the
1275                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1276                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1277                  * finish_task_switch()
1278                  *     --> put_task_struct()
1279                  *         --> __put_task_struct()
1280                  *             --> task_numa_free()
1281                  */
1282                 get_task_struct(cur);
1283         }
1284
1285         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1286
1287         /*
1288          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1289          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1290          */
1291         if (cur == env->p)
1292                 goto unlock;
1293
1294         /*
1295          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1296          * source and destination node. Calculate the total differential for
1297          * the source task and potential destination task. The more negative
1298          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1299          * be incurred if the tasks were swapped.
1300          */
1301         if (cur) {
1302                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1303                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1304                         goto unlock;
1305
1306                 /*
1307                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1308                  * in any group then look only at task weights.
1309                  */
1310                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1311                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1312                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1313                         /*
1314                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1315                          * tasks within a group over tiny differences.
1316                          */
1317                         if (cur->numa_group)
1318                                 imp -= imp/16;
1319                 } else {
1320                         /*
1321                          * Compare the group weights. If a task is all by
1322                          * itself (not part of a group), use the task weight
1323                          * instead.
1324                          */
1325                         if (cur->numa_group)
1326                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1327                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1328                         else
1329                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1330                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1331                 }
1332         }
1333
1334         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1335                 goto unlock;
1336
1337         if (!cur) {
1338                 /* Is there capacity at our destination? */
1339                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1340                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1341                         goto unlock;
1342
1343                 goto balance;
1344         }
1345
1346         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1347         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1348                         dst_rq->nr_running == 1)
1349                 goto assign;
1350
1351         /*
1352          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1353          */
1354 balance:
1355         load = task_h_load(env->p);
1356         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1357         src_load = env->src_stats.load - load;
1358
1359         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1360                 /*
1361                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1362                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1363                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1364                  * so an actually idle CPU will win.
1365                  */
1366                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1367                         imp = moveimp - 1;
1368                         put_task_struct(cur);
1369                         cur = NULL;
1370                         goto assign;
1371                 }
1372         }
1373
1374         if (imp <= env->best_imp)
1375                 goto unlock;
1376
1377         if (cur) {
1378                 load = task_h_load(cur);
1379                 dst_load -= load;
1380                 src_load += load;
1381         }
1382
1383         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1384                 goto unlock;
1385
1386         /*
1387          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1388          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1389          */
1390         if (!cur)
1391                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1392
1393 assign:
1394         assigned = true;
1395         task_numa_assign(env, cur, imp);
1396 unlock:
1397         rcu_read_unlock();
1398         /*
1399          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1400          * finished.
1401          */
1402         if (cur && !assigned)
1403                 put_task_struct(cur);
1404 }
1405
1406 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1407                                 long taskimp, long groupimp)
1408 {
1409         int cpu;
1410
1411         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1412                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1413                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1414                         continue;
1415
1416                 env->dst_cpu = cpu;
1417                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1418         }
1419 }
1420
1421 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1422 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1423 {
1424         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1425         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1426
1427         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1428                 return false;
1429
1430         /*
1431          * Only consider a task move if the source has a higher load
1432          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1433          *
1434          *      src->load                dst->load
1435          * --------------------- vs ---------------------
1436          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1437          */
1438         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1439
1440             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1441                 return true;
1442
1443         return false;
1444 }
1445
1446 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1447 {
1448         struct task_numa_env env = {
1449                 .p = p,
1450
1451                 .src_cpu = task_cpu(p),
1452                 .src_nid = task_node(p),
1453
1454                 .imbalance_pct = 112,
1455
1456                 .best_task = NULL,
1457                 .best_imp = 0,
1458                 .best_cpu = -1
1459         };
1460         struct sched_domain *sd;
1461         unsigned long taskweight, groupweight;
1462         int nid, ret, dist;
1463         long taskimp, groupimp;
1464
1465         /*
1466          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1467          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1468          *
1469          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1470          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1471          * to satisfy here.
1472          */
1473         rcu_read_lock();
1474         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1475         if (sd)
1476                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1477         rcu_read_unlock();
1478
1479         /*
1480          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1481          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1482          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1483          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1484          */
1485         if (unlikely(!sd)) {
1486                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1487                 return -EINVAL;
1488         }
1489
1490         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1491         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1492         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1493         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1494         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1495         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1496         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1497         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1498
1499         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1500         if (numa_has_capacity(&env))
1501                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1502
1503         /*
1504          * Look at other nodes in these cases:
1505          * - there is no space available on the preferred_nid
1506          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1507          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1508          *   we need to check other locations.
1509          */
1510         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1511                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1512                 for_each_online_node(nid) {
1513                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1514                                 continue;
1515
1516                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1517                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1518                                                 dist != env.dist) {
1519                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1520                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1521                         }
1522
1523                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1524                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1525                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1526                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1527                                 continue;
1528
1529                         env.dist = dist;
1530                         env.dst_nid = nid;
1531                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1532                         if (numa_has_capacity(&env))
1533                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1534                 }
1535         }
1536
1537         /*
1538          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1539          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1540          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1541          * settle down.
1542          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1543          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1544          */
1545         if (p->numa_group) {
1546                 if (env.best_cpu == -1)
1547                         nid = env.src_nid;
1548                 else
1549                         nid = env.dst_nid;
1550
1551                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1552                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1553         }
1554
1555         /* No better CPU than the current one was found. */
1556         if (env.best_cpu == -1)
1557                 return -EAGAIN;
1558
1559         /*
1560          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1561          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1562          */
1563         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1564
1565         if (env.best_task == NULL) {
1566                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1567                 if (ret != 0)
1568                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1569                 return ret;
1570         }
1571
1572         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1573         if (ret != 0)
1574                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1575         put_task_struct(env.best_task);
1576         return ret;
1577 }
1578
1579 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1580 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1581 {
1582         unsigned long interval = HZ;
1583
1584         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1585         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1586                 return;
1587
1588         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1589         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1590         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1591
1592         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1593         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1594                 return;
1595
1596         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1597         task_numa_migrate(p);
1598 }
1599
1600 /*
1601  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1602  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1603  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1604  * located.
1605  *
1606  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1607  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1608  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1609  * only removed when they drop below 3/16.
1610  */
1611 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1612 {
1613         unsigned long faults, max_faults = 0;
1614         int nid;
1615
1616         for_each_online_node(nid) {
1617                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1618                 if (faults > max_faults)
1619                         max_faults = faults;
1620         }
1621
1622         for_each_online_node(nid) {
1623                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1624                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1625                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1626                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1627                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1628                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1629         }
1630 }
1631
1632 /*
1633  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1634  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1635  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1636  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1637  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1638  */
1639 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1640 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1641
1642 /*
1643  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1644  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1645  * the page accesses are shared with other processes.
1646  * Otherwise, decrease the scan period.
1647  */
1648 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1649                         unsigned long shared, unsigned long private)
1650 {
1651         unsigned int period_slot;
1652         int ratio;
1653         int diff;
1654
1655         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1656         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1657
1658         /*
1659          * If there were no record hinting faults then either the task is
1660          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1661          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1662          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1663          * node is overloaded. In either case, scan slower
1664          */
1665         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1666                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1667                         p->numa_scan_period << 1);
1668
1669                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1670                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1671
1672                 return;
1673         }
1674
1675         /*
1676          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1677          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1678          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1679          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1680          */
1681         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1682         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1683         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1684                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1685                 if (!slot)
1686                         slot = 1;
1687                 diff = slot * period_slot;
1688         } else {
1689                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1690
1691                 /*
1692                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1693                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1694                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1695                  * speaking the intent is that there is little point
1696                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1697                  * simply bounce migrations uselessly
1698                  */
1699                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1700                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1701         }
1702
1703         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1704                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1705         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1706 }
1707
1708 /*
1709  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1710  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1711  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1712  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1713  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1714  */
1715 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1716 {
1717         u64 runtime, delta, now;
1718         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1719         now = p->se.exec_start;
1720         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1721
1722         if (p->last_task_numa_placement) {
1723                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1724                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1725
1726                 /* Avoid time going backwards, prevent potential divide error: */
1727                 if (unlikely((s64)*period < 0))
1728                         *period = 0;
1729         } else {
1730                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1731                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1732         }
1733
1734         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1735         p->last_task_numa_placement = now;
1736
1737         return delta;
1738 }
1739
1740 /*
1741  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1742  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1743  * otherwise workloads might not converge.
1744  */
1745 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1746 {
1747         nodemask_t nodes;
1748         int dist;
1749
1750         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1751         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1752                 return nid;
1753
1754         /*
1755          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1756          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1757          * both the node itself, and on nearby nodes.
1758          */
1759         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1760                 unsigned long score, max_score = 0;
1761                 int node, max_node = nid;
1762
1763                 dist = sched_max_numa_distance;
1764
1765                 for_each_online_node(node) {
1766                         score = group_weight(p, node, dist);
1767                         if (score > max_score) {
1768                                 max_score = score;
1769                                 max_node = node;
1770                         }
1771                 }
1772                 return max_node;
1773         }
1774
1775         /*
1776          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1777          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1778          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1779          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1780          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1781          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1782          * keep the complexity of the search down.
1783          */
1784         nodes = node_online_map;
1785         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1786                 unsigned long max_faults = 0;
1787                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1788                 int a, b;
1789
1790                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1791                 if (!find_numa_distance(dist))
1792                         continue;
1793
1794                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1795                         unsigned long faults = 0;
1796                         nodemask_t this_group;
1797                         nodes_clear(this_group);
1798
1799                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1800                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1801                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1802                                         faults += group_faults(p, b);
1803                                         node_set(b, this_group);
1804                                         node_clear(b, nodes);
1805                                 }
1806                         }
1807
1808                         /* Remember the top group. */
1809                         if (faults > max_faults) {
1810                                 max_faults = faults;
1811                                 max_group = this_group;
1812                                 /*
1813                                  * subtle: at the smallest distance there is
1814                                  * just one node left in each "group", the
1815                                  * winner is the preferred nid.
1816                                  */
1817                                 nid = a;
1818                         }
1819                 }
1820                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1821                 if (!max_faults)
1822                         break;
1823                 nodes = max_group;
1824         }
1825         return nid;
1826 }
1827
1828 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1829 {
1830         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1831         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1832         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1833         unsigned long total_faults;
1834         u64 runtime, period;
1835         spinlock_t *group_lock = NULL;
1836
1837         /*
1838          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1839          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1840          * that the field is read in a single access:
1841          */
1842         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1843         if (p->numa_scan_seq == seq)
1844                 return;
1845         p->numa_scan_seq = seq;
1846         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1847
1848         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1849                        p->numa_faults_locality[1];
1850         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1851
1852         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1853         if (p->numa_group) {
1854                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1855                 spin_lock_irq(group_lock);
1856         }
1857
1858         /* Find the node with the highest number of faults */
1859         for_each_online_node(nid) {
1860                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1861                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1862                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1863                 int priv;
1864
1865                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1866                         long diff, f_diff, f_weight;
1867
1868                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1869                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1870                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1871                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1872
1873                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1874                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1875                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1876                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1877
1878                         /*
1879                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1880                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1881                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1882                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1883                          * faults are less important.
1884                          */
1885                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1886                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1887                                    (total_faults + 1);
1888                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1889                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1890
1891                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1892                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1893                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1894                         p->total_numa_faults += diff;
1895                         if (p->numa_group) {
1896                                 /*
1897                                  * safe because we can only change our own group
1898                                  *
1899                                  * mem_idx represents the offset for a given
1900                                  * nid and priv in a specific region because it
1901                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1902                                  */
1903                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1904                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1905                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1906                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1907                         }
1908                 }
1909
1910                 if (faults > max_faults) {
1911                         max_faults = faults;
1912                         max_nid = nid;
1913                 }
1914
1915                 if (group_faults > max_group_faults) {
1916                         max_group_faults = group_faults;
1917                         max_group_nid = nid;
1918                 }
1919         }
1920
1921         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1922
1923         if (p->numa_group) {
1924                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1925                 spin_unlock_irq(group_lock);
1926                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1927         }
1928
1929         if (max_faults) {
1930                 /* Set the new preferred node */
1931                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1932                         sched_setnuma(p, max_nid);
1933
1934                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1935                         numa_migrate_preferred(p);
1936         }
1937 }
1938
1939 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1940 {
1941         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1942 }
1943
1944 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1945 {
1946         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1947                 kfree_rcu(grp, rcu);
1948 }
1949
1950 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1951                         int *priv)
1952 {
1953         struct numa_group *grp, *my_grp;
1954         struct task_struct *tsk;
1955         bool join = false;
1956         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1957         int i;
1958
1959         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1960                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1961                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1962
1963                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1964                 if (!grp)
1965                         return;
1966
1967                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1968                 spin_lock_init(&grp->lock);
1969                 grp->gid = p->pid;
1970                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1971                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1972                                                 nr_node_ids;
1973
1974                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1975
1976                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1977                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1978
1979                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1980
1981                 grp->nr_tasks++;
1982                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1983         }
1984
1985         rcu_read_lock();
1986         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1987
1988         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1989                 goto no_join;
1990
1991         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1992         if (!grp)
1993                 goto no_join;
1994
1995         my_grp = p->numa_group;
1996         if (grp == my_grp)
1997                 goto no_join;
1998
1999         /*
2000          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2001          * the other task will join us.
2002          */
2003         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2004                 goto no_join;
2005
2006         /*
2007          * Tie-break on the grp address.
2008          */
2009         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2010                 goto no_join;
2011
2012         /* Always join threads in the same process. */
2013         if (tsk->mm == current->mm)
2014                 join = true;
2015
2016         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2017         if (flags & TNF_SHARED)
2018                 join = true;
2019
2020         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2021         *priv = !join;
2022
2023         if (join && !get_numa_group(grp))
2024                 goto no_join;
2025
2026         rcu_read_unlock();
2027
2028         if (!join)
2029                 return;
2030
2031         BUG_ON(irqs_disabled());
2032         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2033
2034         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2035                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2036                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2037         }
2038         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2039         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2040
2041         my_grp->nr_tasks--;
2042         grp->nr_tasks++;
2043
2044         spin_unlock(&my_grp->lock);
2045         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2046
2047         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2048
2049         put_numa_group(my_grp);
2050         return;
2051
2052 no_join:
2053         rcu_read_unlock();
2054         return;
2055 }
2056
2057 /*
2058  * Get rid of NUMA staticstics associated with a task (either current or dead).
2059  * If @final is set, the task is dead and has reached refcount zero, so we can
2060  * safely free all relevant data structures. Otherwise, there might be
2061  * concurrent reads from places like load balancing and procfs, and we should
2062  * reset the data back to default state without freeing ->numa_faults.
2063  */
2064 void task_numa_free(struct task_struct *p, bool final)
2065 {
2066         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2067         unsigned long *numa_faults = p->numa_faults;
2068         unsigned long flags;
2069         int i;
2070
2071         if (!numa_faults)
2072                 return;
2073
2074         if (grp) {
2075                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2076                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2077                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2078                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2079
2080                 grp->nr_tasks--;
2081                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2082                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2083                 put_numa_group(grp);
2084         }
2085
2086         if (final) {
2087                 p->numa_faults = NULL;
2088                 kfree(numa_faults);
2089         } else {
2090                 p->total_numa_faults = 0;
2091                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2092                         numa_faults[i] = 0;
2093         }
2094 }
2095
2096 /*
2097  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2098  */
2099 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2100 {
2101         struct task_struct *p = current;
2102         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2103         int cpu_node = task_node(current);
2104         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2105         int priv;
2106
2107         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2108                 return;
2109
2110         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2111         if (!p->mm)
2112                 return;
2113
2114         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2115         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2116                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2117                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2118
2119                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2120                 if (!p->numa_faults)
2121                         return;
2122
2123                 p->total_numa_faults = 0;
2124                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2125         }
2126
2127         /*
2128          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2129          * to be private if the accessing pid has not changed
2130          */
2131         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2132                 priv = 1;
2133         } else {
2134                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2135                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2136                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2137         }
2138
2139         /*
2140          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2141          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2142          * actively using should be counted as local. This allows the
2143          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2144          */
2145         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2146                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2147                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2148                 local = 1;
2149
2150         task_numa_placement(p);
2151
2152         /*
2153          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2154          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2155          */
2156         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2157                 numa_migrate_preferred(p);
2158
2159         if (migrated)
2160                 p->numa_pages_migrated += pages;
2161         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2162                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2163
2164         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2165         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2166         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2167 }
2168
2169 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2170 {
2171         /*
2172          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2173          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2174          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2175          * much of an issue though, since this is just used for
2176          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2177          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2178          */
2179         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2180         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2181 }
2182
2183 /*
2184  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2185  * Triggered from task_tick_numa().
2186  */
2187 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2188 {
2189         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2190         struct task_struct *p = current;
2191         struct mm_struct *mm = p->mm;
2192         struct vm_area_struct *vma;
2193         unsigned long start, end;
2194         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2195         long pages, virtpages;
2196
2197         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2198
2199         work->next = work; /* protect against double add */
2200         /*
2201          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2202          *
2203          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2204          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2205          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2206          * work.
2207          */
2208         if (p->flags & PF_EXITING)
2209                 return;
2210
2211         if (!mm->numa_next_scan) {
2212                 mm->numa_next_scan = now +
2213                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2214         }
2215
2216         /*
2217          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2218          */
2219         migrate = mm->numa_next_scan;
2220         if (time_before(now, migrate))
2221                 return;
2222
2223         if (p->numa_scan_period == 0) {
2224                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2225                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2226         }
2227
2228         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2229         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2230                 return;
2231
2232         /*
2233          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2234          * the next time around.
2235          */
2236         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2237
2238         start = mm->numa_scan_offset;
2239         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2240         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2241         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2242         if (!pages)
2243                 return;
2244
2245
2246         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2247                 return;
2248         vma = find_vma(mm, start);
2249         if (!vma) {
2250                 reset_ptenuma_scan(p);
2251                 start = 0;
2252                 vma = mm->mmap;
2253         }
2254         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2255                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2256                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2257                         continue;
2258                 }
2259
2260                 /*
2261                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2262                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2263                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2264                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2265                  */
2266                 if (!vma->vm_mm ||
2267                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2268                         continue;
2269
2270                 /*
2271                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2272                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2273                  */
2274                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2275                         continue;
2276
2277                 do {
2278                         start = max(start, vma->vm_start);
2279                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2280                         end = min(end, vma->vm_end);
2281                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2282
2283                         /*
2284                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2285                          * hpages that have at least one present PTE that
2286                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2287                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2288                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2289                          * areas faster.
2290                          */
2291                         if (nr_pte_updates)
2292                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2293                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2294
2295                         start = end;
2296                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2297                                 goto out;
2298
2299                         cond_resched();
2300                 } while (end != vma->vm_end);
2301         }
2302
2303 out:
2304         /*
2305          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2306          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2307          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2308          * scanner to the start so check it now.
2309          */
2310         if (vma)
2311                 mm->numa_scan_offset = start;
2312         else
2313                 reset_ptenuma_scan(p);
2314         up_read(&mm->mmap_sem);
2315 }
2316
2317 /*
2318  * Drive the periodic memory faults..
2319  */
2320 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2321 {
2322         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2323         u64 period, now;
2324
2325         /*
2326          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2327          */
2328         if ((curr->flags & (PF_EXITING | PF_KTHREAD)) || work->next != work)
2329                 return;
2330
2331         /*
2332          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2333          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2334          * task needs to have done some actual work before we bother with
2335          * NUMA placement.
2336          */
2337         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2338         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2339
2340         if (now > curr->node_stamp + period) {
2341                 if (!curr->node_stamp)
2342                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2343                 curr->node_stamp += period;
2344
2345                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2346                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2347                         task_work_add(curr, work, true);
2348                 }
2349         }
2350 }
2351 #else
2352 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2353 {
2354 }
2355
2356 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2357 {
2358 }
2359
2360 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2361 {
2362 }
2363 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2364
2365 static void
2366 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2367 {
2368         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2369         if (!parent_entity(se))
2370                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2371 #ifdef CONFIG_SMP
2372         if (entity_is_task(se)) {
2373                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2374
2375                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2376                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2377         }
2378 #endif
2379         cfs_rq->nr_running++;
2380 }
2381
2382 static void
2383 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2384 {
2385         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2386         if (!parent_entity(se))
2387                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2388         if (entity_is_task(se)) {
2389                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2390                 list_del_init(&se->group_node);
2391         }
2392         cfs_rq->nr_running--;
2393 }
2394
2395 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2396 # ifdef CONFIG_SMP
2397 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2398 {
2399         long tg_weight, load, shares;
2400
2401         /*
2402          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2403          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2404          * the shares for small weight interactive tasks.
2405          */
2406         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2407
2408         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2409
2410         /* Ensure tg_weight >= load */
2411         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2412         tg_weight += load;
2413
2414         shares = (tg->shares * load);
2415         if (tg_weight)
2416                 shares /= tg_weight;
2417
2418         if (shares < MIN_SHARES)
2419                 shares = MIN_SHARES;
2420         if (shares > tg->shares)
2421                 shares = tg->shares;
2422
2423         return shares;
2424 }
2425 # else /* CONFIG_SMP */
2426 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2427 {
2428         return tg->shares;
2429 }
2430 # endif /* CONFIG_SMP */
2431
2432 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2433                             unsigned long weight)
2434 {
2435         if (se->on_rq) {
2436                 /* commit outstanding execution time */
2437                 if (cfs_rq->curr == se)
2438                         update_curr(cfs_rq);
2439                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2440         }
2441
2442         update_load_set(&se->load, weight);
2443
2444         if (se->on_rq)
2445                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2446 }
2447
2448 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2449
2450 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2451 {
2452         struct task_group *tg;
2453         struct sched_entity *se;
2454         long shares;
2455
2456         tg = cfs_rq->tg;
2457         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2458         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2459                 return;
2460 #ifndef CONFIG_SMP
2461         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2462                 return;
2463 #endif
2464         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2465
2466         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2467 }
2468 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2469 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2470 {
2471 }
2472 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2473
2474 #ifdef CONFIG_SMP
2475 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2476 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2477         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2478         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2479         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2480         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2481         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2482         0x85aac367, 0x82cd8698,
2483 };
2484
2485 /*
2486  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2487  * over-estimates when re-combining.
2488  */
2489 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2490             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2491          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2492         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2493 };
2494
2495 /*
2496  * Approximate:
2497  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2498  */
2499 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2500 {
2501         unsigned int local_n;
2502
2503         if (!n)
2504                 return val;
2505         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2506                 return 0;
2507
2508         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2509         local_n = n;
2510
2511         /*
2512          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2513          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2514          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2515          *
2516          * To achieve constant time decay_load.
2517          */
2518         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2519                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2520                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2521         }
2522
2523         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2524         return val;
2525 }
2526
2527 /*
2528  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2529  * average will be: \Sum 1024*y^n
2530  *
2531  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2532  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2533  */
2534 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2535 {
2536         u32 contrib = 0;
2537
2538         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2539                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2540         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2541                 return LOAD_AVG_MAX;
2542
2543         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2544         do {
2545                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2546                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2547
2548                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2549         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2550
2551         contrib = decay_load(contrib, n);
2552         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2553 }
2554
2555 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2556 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2557 #endif
2558
2559 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2560
2561 /*
2562  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2563  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2564  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2565  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2566  *
2567  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2568  *      p0            p1           p2
2569  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2570  *
2571  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2572  *
2573  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2574  * following representation of historical load:
2575  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2576  *
2577  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2578  *   y^32 = 0.5
2579  *
2580  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2581  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2582  * (u_0).
2583  *
2584  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2585  * sum again by y is sufficient to update:
2586  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2587  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2588  */
2589 static __always_inline int
2590 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2591                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2592 {
2593         u64 delta, scaled_delta, periods;
2594         u32 contrib;
2595         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2596         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2597
2598         delta = now - sa->last_update_time;
2599         /*
2600          * This should only happen when time goes backwards, which it
2601          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2602          */
2603         if ((s64)delta < 0) {
2604                 sa->last_update_time = now;
2605                 return 0;
2606         }
2607
2608         /*
2609          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2610          * approximation of 1us and fast to compute.
2611          */
2612         delta >>= 10;
2613         if (!delta)
2614                 return 0;
2615         sa->last_update_time = now;
2616
2617         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2618         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2619
2620         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2621         delta_w = sa->period_contrib;
2622         if (delta + delta_w >= 1024) {
2623                 decayed = 1;
2624
2625                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2626                 sa->period_contrib = 0;
2627
2628                 /*
2629                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2630                  * out how much from delta we need to complete the current
2631                  * period and accrue it.
2632                  */
2633                 delta_w = 1024 - delta_w;
2634                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2635                 if (weight) {
2636                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2637                         if (cfs_rq) {
2638                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2639                                                 weight * scaled_delta_w;
2640                         }
2641                 }
2642                 if (running)
2643                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2644
2645                 delta -= delta_w;
2646
2647                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2648                 periods = delta / 1024;
2649                 delta %= 1024;
2650
2651                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2652                 if (cfs_rq) {
2653                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2654                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2655                 }
2656                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2657
2658                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2659                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2660                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2661                 if (weight) {
2662                         sa->load_sum += weight * contrib;
2663                         if (cfs_rq)
2664                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2665                 }
2666                 if (running)
2667                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2668         }
2669
2670         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2671         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2672         if (weight) {
2673                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2674                 if (cfs_rq)
2675                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2676         }
2677         if (running)
2678                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2679
2680         sa->period_contrib += delta;
2681
2682         if (decayed) {
2683                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2684                 if (cfs_rq) {
2685                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2686                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2687                 }
2688                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2689         }
2690
2691         return decayed;
2692 }
2693
2694 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2695 /*
2696  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2697  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2698  */
2699 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2700 {
2701         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2702
2703         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2704                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2705                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2706         }
2707 }
2708
2709 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2710 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2711 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2712
2713 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2714
2715 /*
2716  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2717  *
2718  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2719  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2720  * values.
2721  */
2722 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2723         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2724         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2725         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2726         res = var - val;                                        \
2727         if (res > var)                                          \
2728                 res = 0;                                        \
2729         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2730 } while (0)
2731
2732 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2733 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2734 {
2735         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2736         int decayed, removed = 0;
2737
2738         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2739                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2740                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2741                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2742                 removed = 1;
2743         }
2744
2745         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2746                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2747                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2748                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2749         }
2750
2751         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2752                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2753
2754 #ifndef CONFIG_64BIT
2755         smp_wmb();
2756         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2757 #endif
2758
2759         return decayed || removed;
2760 }
2761
2762 /* Update task and its cfs_rq load average */
2763 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2764 {
2765         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2766         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2767         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2768
2769         /*
2770          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2771          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2772          */
2773         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2774                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2775                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2776
2777         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2778                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2779 }
2780
2781 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2782 {
2783         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2784                 goto skip_aging;
2785
2786         /*
2787          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2788          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2789          */
2790         if (se->avg.last_update_time) {
2791                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2792                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2793
2794                 /*
2795                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2796                  * absent from the fair class for too long.
2797                  */
2798         }
2799
2800 skip_aging:
2801         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2802         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2803         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2804         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2805         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2806 }
2807
2808 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2809 {
2810         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2811                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2812                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2813
2814         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2815         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2816         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2817         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2818 }
2819
2820 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2821 static inline void
2822 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2823 {
2824         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2825         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2826         int migrated, decayed;
2827
2828         migrated = !sa->last_update_time;
2829         if (!migrated) {
2830                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2831                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2832                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2833         }
2834
2835         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2836
2837         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2838         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2839
2840         if (migrated)
2841                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2842
2843         if (decayed || migrated)
2844                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2845 }
2846
2847 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2848 static inline void
2849 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2850 {
2851         update_load_avg(se, 1);
2852
2853         cfs_rq->runnable_load_avg =
2854                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2855         cfs_rq->runnable_load_sum =
2856                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2857 }
2858
2859 #ifndef CONFIG_64BIT
2860 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2861 {
2862         u64 last_update_time_copy;
2863         u64 last_update_time;
2864
2865         do {
2866                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2867                 smp_rmb();
2868                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2869         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2870
2871         return last_update_time;
2872 }
2873 #else
2874 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2875 {
2876         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2877 }
2878 #endif
2879
2880 /*
2881  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2882  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2883  */
2884 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2885 {
2886         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2887         u64 last_update_time;
2888
2889         /*
2890          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2891          * from its (source) cfs_rq
2892          */
2893         if (se->avg.last_update_time == 0)
2894                 return;
2895
2896         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2897
2898         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2899         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2900         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2901 }
2902
2903 /*
2904  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2905  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2906  * be the only way to update the runnable statistic.
2907  */
2908 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2909 {
2910 }
2911
2912 /*
2913  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2914  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2915  * be the only way to update the runnable statistic.
2916  */
2917 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2918 {
2919 }
2920
2921 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2922 {
2923         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2924 }
2925
2926 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2927 {
2928         return cfs_rq->avg.load_avg;
2929 }
2930
2931 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2932
2933 #else /* CONFIG_SMP */
2934
2935 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2936 static inline void
2937 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2938 static inline void
2939 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2940 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2941
2942 static inline void
2943 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2944 static inline void
2945 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2946
2947 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2948 {
2949         return 0;
2950 }
2951
2952 #endif /* CONFIG_SMP */
2953
2954 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2955 {
2956 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2957         struct task_struct *tsk = NULL;
2958
2959         if (entity_is_task(se))
2960                 tsk = task_of(se);
2961
2962         if (se->statistics.sleep_start) {
2963                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2964
2965                 if ((s64)delta < 0)
2966                         delta = 0;
2967
2968                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2969                         se->statistics.sleep_max = delta;
2970
2971                 se->statistics.sleep_start = 0;
2972                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2973
2974                 if (tsk) {
2975                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2976                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2977                 }
2978         }
2979         if (se->statistics.block_start) {
2980                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2981
2982                 if ((s64)delta < 0)
2983                         delta = 0;
2984
2985                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2986                         se->statistics.block_max = delta;
2987
2988                 se->statistics.block_start = 0;
2989                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2990
2991                 if (tsk) {
2992                         if (tsk->in_iowait) {
2993                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2994                                 se->statistics.iowait_count++;
2995                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2996                         }
2997
2998                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2999
3000                         /*
3001                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3002                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3003                          * amount of time that the task spent sleeping:
3004                          */
3005                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3006                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3007                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3008                                                 delta >> 20);
3009                         }
3010                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3011                 }
3012         }
3013 #endif
3014 }
3015
3016 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3017 {
3018 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3019         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3020
3021         if (d < 0)
3022                 d = -d;
3023
3024         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3025                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3026 #endif
3027 }
3028
3029 static void
3030 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3031 {
3032         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3033
3034         /*
3035          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3036          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3037          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3038          * stays open at the end.
3039          */
3040         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3041                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3042
3043         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3044         if (!initial) {
3045                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3046
3047                 /*
3048                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3049                  * for a gentler effect of sleepers:
3050                  */
3051                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3052                         thresh >>= 1;
3053
3054                 vruntime -= thresh;
3055         }
3056
3057         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3058         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3059 }
3060
3061 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3062
3063 static void
3064 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3065 {
3066         /*
3067          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3068          * through calling update_curr().
3069          */
3070         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3071                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3072
3073         /*
3074          * Update run-time statistics of the 'current'.
3075          */
3076         update_curr(cfs_rq);
3077         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3078         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3079         update_cfs_shares(cfs_rq);
3080
3081         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3082                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3083                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3084         }
3085
3086         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3087         check_spread(cfs_rq, se);
3088         if (se != cfs_rq->curr)
3089                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3090         se->on_rq = 1;
3091
3092         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3093                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3094                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3095         }
3096 }
3097
3098 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3099 {
3100         for_each_sched_entity(se) {
3101                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3102                 if (cfs_rq->last != se)
3103                         break;
3104
3105                 cfs_rq->last = NULL;
3106         }
3107 }
3108
3109 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3110 {
3111         for_each_sched_entity(se) {
3112                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3113                 if (cfs_rq->next != se)
3114                         break;
3115
3116                 cfs_rq->next = NULL;
3117         }
3118 }
3119
3120 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3121 {
3122         for_each_sched_entity(se) {
3123                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3124                 if (cfs_rq->skip != se)
3125                         break;
3126
3127                 cfs_rq->skip = NULL;
3128         }
3129 }
3130
3131 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3132 {
3133         if (cfs_rq->last == se)
3134                 __clear_buddies_last(se);
3135
3136         if (cfs_rq->next == se)
3137                 __clear_buddies_next(se);
3138
3139         if (cfs_rq->skip == se)
3140                 __clear_buddies_skip(se);
3141 }
3142
3143 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3144
3145 static void
3146 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3147 {
3148         /*
3149          * Update run-time statistics of the 'current'.
3150          */
3151         update_curr(cfs_rq);
3152         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3153
3154         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3155         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3156 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3157                 if (entity_is_task(se)) {
3158                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3159
3160                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3161                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3162                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3163                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3164                 }
3165 #endif
3166         }
3167
3168         clear_buddies(cfs_rq, se);
3169
3170         if (se != cfs_rq->curr)
3171                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3172         se->on_rq = 0;
3173         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3174
3175         /*
3176          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3177          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3178          * movement in our normalized position.
3179          */
3180         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3181                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3182
3183         /* return excess runtime on last dequeue */
3184         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3185
3186         update_min_vruntime(cfs_rq);
3187         update_cfs_shares(cfs_rq);
3188 }
3189
3190 /*
3191  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3192  */
3193 static void
3194 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3195 {
3196         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3197         struct sched_entity *se;
3198         s64 delta;
3199
3200         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3201         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3202         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3203                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3204                 /*
3205                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3206                  * re-elected due to buddy favours.
3207                  */
3208                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3209                 return;
3210         }
3211
3212         /*
3213          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3214          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3215          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3216          */
3217         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3218                 return;
3219
3220         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3221         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3222
3223         if (delta < 0)
3224                 return;
3225
3226         if (delta > ideal_runtime)
3227                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3228 }
3229
3230 static void
3231 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3232 {
3233         /* 'current' is not kept within the tree. */
3234         if (se->on_rq) {
3235                 /*
3236                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3237                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3238                  * runqueue.
3239                  */
3240                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3241                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3242                 update_load_avg(se, 1);
3243         }
3244
3245         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3246         cfs_rq->curr = se;
3247 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3248         /*
3249          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3250          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3251          * when there are only lesser-weight tasks around):
3252          */
3253         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3254                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3255                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3256         }
3257 #endif
3258         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3259 }
3260
3261 static int
3262 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3263
3264 /*
3265  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3266  * 1) keep things fair between processes/task groups
3267  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3268  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3269  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3270  */
3271 static struct sched_entity *
3272 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3273 {
3274         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3275         struct sched_entity *se;
3276
3277         /*
3278          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3279          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3280          */
3281         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3282                 left = curr;
3283
3284         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3285
3286         /*
3287          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3288          * be done without getting too unfair.
3289          */
3290         if (cfs_rq->skip == se) {
3291                 struct sched_entity *second;
3292
3293                 if (se == curr) {
3294                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3295                 } else {
3296                         second = __pick_next_entity(se);
3297                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3298                                 second = curr;
3299                 }
3300
3301                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3302                         se = second;
3303         }
3304
3305         /*
3306          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3307          */
3308         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3309                 se = cfs_rq->last;
3310
3311         /*
3312          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3313          */
3314         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3315                 se = cfs_rq->next;
3316
3317         clear_buddies(cfs_rq, se);
3318
3319         return se;
3320 }
3321
3322 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3323
3324 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3325 {
3326         /*
3327          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3328          * was not called and update_curr() has to be done:
3329          */
3330         if (prev->on_rq)
3331                 update_curr(cfs_rq);
3332
3333         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3334         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3335
3336         check_spread(cfs_rq, prev);
3337         if (prev->on_rq) {
3338                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3339                 /* Put 'current' back into the tree. */
3340                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3341                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3342                 update_load_avg(prev, 0);
3343         }
3344         cfs_rq->curr = NULL;
3345 }
3346
3347 static void
3348 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3349 {
3350         /*
3351          * Update run-time statistics of the 'current'.
3352          */
3353         update_curr(cfs_rq);
3354
3355         /*
3356          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3357          */
3358         update_load_avg(curr, 1);
3359         update_cfs_shares(cfs_rq);
3360
3361 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3362         /*
3363          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3364          * validating it and just reschedule.
3365          */
3366         if (queued) {
3367                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3368                 return;
3369         }
3370         /*
3371          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3372          */
3373         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3374                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3375                 return;
3376 #endif
3377
3378         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3379                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3380 }
3381
3382
3383 /**************************************************
3384  * CFS bandwidth control machinery
3385  */
3386
3387 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3388
3389 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3390 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3391
3392 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3393 {
3394         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3395 }
3396
3397 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3398 {
3399         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3400 }
3401
3402 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3403 {
3404         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3405 }
3406 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3407 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3408 {
3409         return true;
3410 }
3411
3412 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3413 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3414 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3415
3416 /*
3417  * default period for cfs group bandwidth.
3418  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3419  */
3420 static inline u64 default_cfs_period(void)
3421 {
3422         return 100000000ULL;
3423 }
3424
3425 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3426 {
3427         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3428 }
3429
3430 /*
3431  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3432  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3433  * additional synchronization around rq->lock.
3434  *
3435  * requires cfs_b->lock
3436  */
3437 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3438 {
3439         u64 now;
3440
3441         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3442                 return;
3443
3444         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3445         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3446         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3447 }
3448
3449 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3450 {
3451         return &tg->cfs_bandwidth;
3452 }
3453
3454 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3455 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3456 {
3457         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3458                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3459
3460         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3461 }
3462
3463 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3464 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3465 {
3466         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3467         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3468         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3469
3470         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3471         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3472
3473         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3474         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3475                 amount = min_amount;
3476         else {
3477                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3478
3479                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3480                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3481                         cfs_b->runtime -= amount;
3482                         cfs_b->idle = 0;
3483                 }
3484         }
3485         expires = cfs_b->runtime_expires;
3486         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3487
3488         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3489         /*
3490          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3491          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3492          * issued.
3493          */
3494         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3495                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3496
3497         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3498 }
3499
3500 /*
3501  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3502  * fact that rq->clock snapshots this value.
3503  */
3504 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3505 {
3506         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3507
3508         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3509         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3510                 return;
3511
3512         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3513                 return;
3514
3515         /*
3516          * If the local deadline has passed we have to consider the
3517          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3518          * has not truly expired.
3519          *
3520          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3521          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3522          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3523          * exact equality, so a partial write will still work.
3524          */
3525
3526         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3527                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3528                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3529         } else {
3530                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3531                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3532         }
3533 }
3534
3535 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3536 {
3537         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3538         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3539         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3540
3541         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3542                 return;
3543
3544         /*
3545          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3546          * hierarchy can be throttled
3547          */
3548         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3549                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3550 }
3551
3552 static __always_inline
3553 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3554 {
3555         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3556                 return;
3557
3558         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3559 }
3560
3561 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3562 {
3563         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3564 }
3565
3566 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3567 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3568 {
3569         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3570 }
3571
3572 /*
3573  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3574  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3575  * load-balance operations.
3576  */
3577 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3578                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3579 {
3580         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3581
3582         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3583         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3584
3585         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3586                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3587 }
3588
3589 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3590 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3591 {
3592         struct rq *rq = data;
3593         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3594
3595         cfs_rq->throttle_count--;
3596 #ifdef CONFIG_SMP
3597         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3598                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3599                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3600                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3601         }
3602 #endif
3603
3604         return 0;
3605 }
3606
3607 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3608 {
3609         struct rq *rq = data;
3610         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3611
3612         /* group is entering throttled state, stop time */
3613         if (!cfs_rq->throttle_count)
3614                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3615         cfs_rq->throttle_count++;
3616
3617         return 0;
3618 }
3619
3620 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3621 {
3622         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3623         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3624         struct sched_entity *se;
3625         long task_delta, dequeue = 1;
3626         bool empty;
3627
3628         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3629
3630         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3631         rcu_read_lock();
3632         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3633         rcu_read_unlock();
3634
3635         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3636         for_each_sched_entity(se) {
3637                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3638                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3639                 if (!se->on_rq)
3640                         break;
3641
3642                 if (dequeue)
3643                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3644                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3645
3646                 if (qcfs_rq->load.weight)
3647                         dequeue = 0;
3648         }
3649
3650         if (!se)
3651                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3652
3653         cfs_rq->throttled = 1;
3654         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3655         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3656         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3657
3658         /*
3659          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3660          * distribute_cfs_runtime will not see us. If disribute_cfs_runtime is
3661          * not running add to the tail so that later runqueues don't get starved.
3662          */
3663         if (cfs_b->distribute_running)
3664                 list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3665         else
3666                 list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3667
3668         /*
3669          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3670          * timer is running.
3671          */
3672         if (empty)
3673                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3674
3675         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3676 }
3677
3678 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3679 {
3680         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3681         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3682         struct sched_entity *se;
3683         int enqueue = 1;
3684         long task_delta;
3685
3686         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3687
3688         cfs_rq->throttled = 0;
3689
3690         update_rq_clock(rq);
3691
3692         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3693         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3694         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3695         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3696
3697         /* update hierarchical throttle state */
3698         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3699
3700         if (!cfs_rq->load.weight)
3701                 return;
3702
3703         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3704         for_each_sched_entity(se) {
3705                 if (se->on_rq)
3706                         enqueue = 0;
3707
3708                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3709                 if (enqueue)
3710                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3711                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3712
3713                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3714                         break;
3715         }
3716
3717         if (!se)
3718                 add_nr_running(rq, task_delta);
3719
3720         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3721         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3722                 resched_curr(rq);
3723 }
3724
3725 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3726                 u64 remaining, u64 expires)
3727 {
3728         struct cfs_rq *cfs_rq;
3729         u64 runtime;
3730         u64 starting_runtime = remaining;
3731
3732         rcu_read_lock();
3733         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3734                                 throttled_list) {
3735                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3736
3737                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3738                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3739                         goto next;
3740
3741                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3742                 if (runtime > remaining)
3743                         runtime = remaining;
3744                 remaining -= runtime;
3745
3746                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3747                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3748
3749                 /* we check whether we're throttled above */
3750                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3751                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3752
3753 next:
3754                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3755
3756                 if (!remaining)
3757                         break;
3758         }
3759         rcu_read_unlock();
3760
3761         return starting_runtime - remaining;
3762 }
3763
3764 /*
3765  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3766  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3767  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3768  * used to track this state.
3769  */
3770 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3771 {
3772         u64 runtime, runtime_expires;
3773         int throttled;
3774
3775         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3776         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3777                 goto out_deactivate;
3778
3779         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3780         cfs_b->nr_periods += overrun;
3781
3782         /*
3783          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3784          * we're going inactive then everything else can be deferred
3785          */
3786         if (cfs_b->idle && !throttled)
3787                 goto out_deactivate;
3788
3789         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3790
3791         if (!throttled) {
3792                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3793                 cfs_b->idle = 1;
3794                 return 0;
3795         }
3796
3797         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3798         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3799
3800         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3801
3802         /*
3803          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3804          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3805          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3806          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3807          * only by limited amounts in that extreme case.
3808          */
3809         while (throttled && cfs_b->runtime > 0 && !cfs_b->distribute_running) {
3810                 runtime = cfs_b->runtime;
3811                 cfs_b->distribute_running = 1;
3812                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3813                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3814                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3815                                                  runtime_expires);
3816                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3817
3818                 cfs_b->distribute_running = 0;
3819                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3820
3821                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3822         }
3823
3824         /*
3825          * While we are ensured activity in the period following an
3826          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3827          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3828          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3829          */
3830         cfs_b->idle = 0;
3831
3832         return 0;
3833
3834 out_deactivate:
3835         return 1;
3836 }
3837
3838 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3839 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3840 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3841 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3842 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3843 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3844
3845 /*
3846  * Are we near the end of the current quota period?
3847  *
3848  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3849  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3850  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3851  */
3852 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3853 {
3854         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3855         s64 remaining;
3856
3857         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3858         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3859                 return 1;
3860
3861         /* is a quota refresh about to occur? */
3862         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3863         if (remaining < (s64)min_expire)
3864                 return 1;
3865
3866         return 0;
3867 }
3868
3869 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3870 {
3871         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3872
3873         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3874         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3875                 return;
3876
3877         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3878                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3879                         HRTIMER_MODE_REL);
3880 }
3881
3882 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3883 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3884 {
3885         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3886         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3887
3888         if (slack_runtime <= 0)
3889                 return;
3890
3891         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3892         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3893             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3894                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3895
3896                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3897                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3898                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3899                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3900         }
3901         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3902
3903         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3904         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3905 }
3906
3907 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3908 {
3909         if (!cfs_bandwidth_used())
3910                 return;
3911
3912         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3913                 return;
3914
3915         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3916 }
3917
3918 /*
3919  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3920  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3921  */
3922 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3923 {
3924         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3925         u64 expires;
3926
3927         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3928         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3929         if (cfs_b->distribute_running) {
3930                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3931                 return;
3932         }
3933
3934         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3935                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3936                 return;
3937         }
3938
3939         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3940                 runtime = cfs_b->runtime;
3941
3942         expires = cfs_b->runtime_expires;
3943         if (runtime)
3944                 cfs_b->distribute_running = 1;
3945
3946         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3947
3948         if (!runtime)
3949                 return;
3950
3951         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3952
3953         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3954         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3955                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3956         cfs_b->distribute_running = 0;
3957         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3958 }
3959
3960 /*
3961  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3962  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3963  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3964  */
3965 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3966 {
3967         if (!cfs_bandwidth_used())
3968                 return;
3969
3970         /* Synchronize hierarchical throttle counter: */
3971         if (unlikely(!cfs_rq->throttle_uptodate)) {
3972                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3973                 struct cfs_rq *pcfs_rq;
3974                 struct task_group *tg;
3975
3976                 cfs_rq->throttle_uptodate = 1;
3977
3978                 /* Get closest up-to-date node, because leaves go first: */
3979                 for (tg = cfs_rq->tg->parent; tg; tg = tg->parent) {
3980                         pcfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3981                         if (pcfs_rq->throttle_uptodate)
3982                                 break;
3983                 }
3984                 if (tg) {
3985                         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
3986                         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3987                 }
3988         }
3989
3990         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3991         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3992                 return;
3993
3994         /* ensure the group is not already throttled */
3995         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3996                 return;
3997
3998         /* update runtime allocation */
3999         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4000         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4001                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4002 }
4003
4004 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4005 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4006 {
4007         if (!cfs_bandwidth_used())
4008                 return false;
4009
4010         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4011                 return false;
4012
4013         /*
4014          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4015          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4016          */
4017         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4018                 return true;
4019
4020         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4021         return true;
4022 }
4023
4024 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4025 {
4026         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4027                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4028
4029         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4030
4031         return HRTIMER_NORESTART;
4032 }
4033
4034 extern const u64 max_cfs_quota_period;
4035
4036 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4037 {
4038         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4039                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4040         int overrun;
4041         int idle = 0;
4042         int count = 0;
4043
4044         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4045         for (;;) {
4046                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4047                 if (!overrun)
4048                         break;
4049
4050                 if (++count > 3) {
4051                         u64 new, old = ktime_to_ns(cfs_b->period);
4052
4053                         /*
4054                          * Grow period by a factor of 2 to avoid losing precision.
4055                          * Precision loss in the quota/period ratio can cause __cfs_schedulable
4056                          * to fail.
4057                          */
4058                         new = old * 2;
4059                         if (new < max_cfs_quota_period) {
4060                                 cfs_b->period = ns_to_ktime(new);
4061                                 cfs_b->quota *= 2;
4062
4063                                 pr_warn_ratelimited(
4064         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, scaling up (new cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4065                                         smp_processor_id(),
4066                                         div_u64(new, NSEC_PER_USEC),
4067                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4068                         } else {
4069                                 pr_warn_ratelimited(
4070         "cfs_period_timer[cpu%d]: period too short, but cannot scale up without losing precision (cfs_period_us = %lld, cfs_quota_us = %lld)\n",
4071                                         smp_processor_id(),
4072                                         div_u64(old, NSEC_PER_USEC),
4073                                         div_u64(cfs_b->quota, NSEC_PER_USEC));
4074                         }
4075
4076                         /* reset count so we don't come right back in here */
4077                         count = 0;
4078                 }
4079
4080                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4081         }
4082         if (idle)
4083                 cfs_b->period_active = 0;
4084         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4085
4086         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4087 }
4088
4089 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4090 {
4091         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4092         cfs_b->runtime = 0;
4093         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4094         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4095
4096         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4097         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4098         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4099         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4100         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4101         cfs_b->distribute_running = 0;
4102 }
4103
4104 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4105 {
4106         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4107         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4108 }
4109
4110 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4111 {
4112         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4113
4114         if (!cfs_b->period_active) {
4115                 cfs_b->period_active = 1;
4116                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4117                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4118         }
4119 }
4120
4121 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4122 {
4123         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4124         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4125                 return;
4126
4127         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4128         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4129 }
4130
4131 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4132 {
4133         struct cfs_rq *cfs_rq;
4134
4135         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4136                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4137
4138                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4139                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4140                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4141         }
4142 }
4143
4144 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4145 {
4146         struct cfs_rq *cfs_rq;
4147
4148         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4149                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4150                         continue;
4151
4152                 /*
4153                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4154                  * there's some valid quota amount
4155                  */
4156                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4157                 /*
4158                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4159                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4160                  */
4161                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4162
4163                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4164                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4165         }
4166 }
4167
4168 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4169 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4170 {
4171         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4172 }
4173
4174 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4175 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4176 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4177 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4178
4179 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4180 {
4181         return 0;
4182 }
4183
4184 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4185 {
4186         return 0;
4187 }
4188
4189 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4190                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4191 {
4192         return 0;
4193 }
4194
4195 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4196
4197 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4198 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4199 #endif
4200
4201 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4202 {
4203         return NULL;
4204 }
4205 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4206 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4207 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4208
4209 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4210
4211 /**************************************************
4212  * CFS operations on tasks:
4213  */
4214
4215 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4216 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4217 {
4218         struct sched_entity *se = &p->se;
4219         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4220
4221         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4222
4223         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4224                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4225                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4226                 s64 delta = slice - ran;
4227
4228                 if (delta < 0) {
4229                         if (rq->curr == p)
4230                                 resched_curr(rq);
4231                         return;
4232                 }
4233                 hrtick_start(rq, delta);
4234         }
4235 }
4236
4237 /*
4238  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4239  * current task is from our class and nr_running is low enough
4240  * to matter.
4241  */
4242 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4243 {
4244         struct task_struct *curr = rq->curr;
4245
4246         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4247                 return;
4248
4249         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4250                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4251 }
4252 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4253 static inline void
4254 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4255 {
4256 }
4257
4258 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4259 {
4260 }
4261 #endif
4262
4263 /*
4264  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4265  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4266  * then put the task into the rbtree:
4267  */
4268 static void
4269 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4270 {
4271         struct cfs_rq *cfs_rq;
4272         struct sched_entity *se = &p->se;
4273
4274         for_each_sched_entity(se) {
4275                 if (se->on_rq)
4276                         break;
4277                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4278                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4279
4280                 /*
4281                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4282                  *
4283                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4284                  * post the final h_nr_running increment below.
4285                 */
4286                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4287                         break;
4288                 cfs_rq->h_nr_running++;
4289
4290                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4291         }
4292
4293         for_each_sched_entity(se) {
4294                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4295                 cfs_rq->h_nr_running++;
4296
4297                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4298                         break;
4299
4300                 update_load_avg(se, 1);
4301                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4302         }
4303
4304         if (!se)
4305                 add_nr_running(rq, 1);
4306
4307         hrtick_update(rq);
4308 }
4309
4310 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4311
4312 /*
4313  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4314  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4315  * update the fair scheduling stats:
4316  */
4317 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4318 {
4319         struct cfs_rq *cfs_rq;
4320         struct sched_entity *se = &p->se;
4321         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4322
4323         for_each_sched_entity(se) {
4324                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4325                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4326
4327                 /*
4328                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4329                  *
4330                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4331                  * post the final h_nr_running decrement below.
4332                 */
4333                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4334                         break;
4335                 cfs_rq->h_nr_running--;
4336
4337                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4338                 if (cfs_rq->load.weight) {
4339                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4340                         se = parent_entity(se);
4341                         /*
4342                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4343                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4344                          */
4345                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4346                                 set_next_buddy(se);
4347                         break;
4348                 }
4349                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4350         }
4351
4352         for_each_sched_entity(se) {
4353                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4354                 cfs_rq->h_nr_running--;
4355
4356                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4357                         break;
4358
4359                 update_load_avg(se, 1);
4360                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4361         }
4362
4363         if (!se)
4364                 sub_nr_running(rq, 1);
4365
4366         hrtick_update(rq);
4367 }
4368
4369 #ifdef CONFIG_SMP
4370
4371 /*
4372  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4373  */
4374
4375 /*
4376  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4377  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4378  *
4379  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4380  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4381  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4382  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4383  *
4384  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4385  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4386  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4387  *
4388  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4389  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4390  * particular idx is approximated to be zero.
4391  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4392  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4393  * based on 128 point scale.
4394  * Example:
4395  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4396  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4397  *
4398  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4399  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4400  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4401  */
4402 #define DEGRADE_SHIFT           7
4403 static const unsigned char
4404                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4405 static const unsigned char
4406                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4407                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4408                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4409                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4410                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4411                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4412
4413 /*
4414  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4415  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4416  * adding any new load.
4417  */
4418 static unsigned long
4419 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4420 {
4421         int j = 0;
4422
4423         if (!missed_updates)
4424                 return load;
4425
4426         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4427                 return 0;
4428
4429         if (idx == 1)
4430                 return load >> missed_updates;
4431
4432         while (missed_updates) {
4433                 if (missed_updates % 2)
4434                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4435
4436                 missed_updates >>= 1;
4437                 j++;
4438         }
4439         return load;
4440 }
4441
4442 /*
4443  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4444  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4445  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4446  */
4447 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4448                               unsigned long pending_updates)
4449 {
4450         int i, scale;
4451
4452         this_rq->nr_load_updates++;
4453
4454         /* Update our load: */
4455         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4456         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4457                 unsigned long old_load, new_load;
4458
4459                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4460
4461                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4462                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4463                 new_load = this_load;
4464                 /*
4465                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4466                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4467                  * example.
4468                  */
4469                 if (new_load > old_load)
4470                         new_load += scale - 1;
4471
4472                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4473         }
4474
4475         sched_avg_update(this_rq);
4476 }
4477
4478 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4479 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4480 {
4481         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4482 }
4483
4484 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4485 /*
4486  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4487  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4488  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4489  *
4490  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4491  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4492  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4493  * (tick_nohz_idle_exit).
4494  *
4495  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4496  */
4497
4498 /*
4499  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4500  * idle balance.
4501  */
4502 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4503 {
4504         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4505         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4506         unsigned long pending_updates;
4507
4508         /*
4509          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4510          */
4511         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4512                 return;
4513
4514         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4515         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4516
4517         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4518 }
4519
4520 /*
4521  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4522  */
4523 void update_cpu_load_nohz(void)
4524 {
4525         struct rq *this_rq = this_rq();
4526         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4527         unsigned long pending_updates;
4528
4529         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4530                 return;
4531
4532         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4533         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4534         if (pending_updates) {
4535                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4536                 /*
4537                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4538                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4539                  */
4540                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4541         }
4542         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4543 }
4544 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4545
4546 /*
4547  * Called from scheduler_tick()
4548  */
4549 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4550 {
4551         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4552         /*
4553          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4554          */
4555         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4556         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4557 }
4558
4559 /*
4560  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4561  * according to the scheduling class and "nice" value.
4562  *
4563  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4564  * balance conservatively.
4565  */
4566 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4567 {
4568         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4569         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4570
4571         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4572                 return total;
4573
4574         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4575 }
4576
4577 /*
4578  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4579  * according to the scheduling class and "nice" value.
4580  */
4581 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4582 {
4583         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4584         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4585
4586         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4587                 return total;
4588
4589         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4590 }
4591
4592 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4593 {
4594         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4595 }
4596
4597 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4598 {
4599         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4600 }
4601
4602 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4603 {
4604         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4605         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4606         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4607
4608         if (nr_running)
4609                 return load_avg / nr_running;
4610
4611         return 0;
4612 }
4613
4614 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4615 {
4616         /*
4617          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4618          * about the boundary, really active task won't care
4619          * about the loss.
4620          */
4621         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4622                 current->wakee_flips >>= 1;
4623                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4624         }
4625
4626         if (current->last_wakee != p) {
4627                 current->last_wakee = p;
4628                 current->wakee_flips++;
4629         }
4630 }
4631
4632 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4633 {
4634         struct sched_entity *se = &p->se;
4635         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4636         u64 min_vruntime;
4637
4638 #ifndef CONFIG_64BIT
4639         u64 min_vruntime_copy;
4640
4641         do {
4642                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4643                 smp_rmb();
4644                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4645         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4646 #else
4647         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4648 #endif
4649
4650         se->vruntime -= min_vruntime;
4651         record_wakee(p);
4652 }
4653
4654 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4655 /*
4656  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4657  *
4658  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4659  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4660  * can calculate the shift in shares.
4661  *
4662  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4663  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4664  * total group weight.
4665  *
4666  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4667  * distribution (s_i) using:
4668  *
4669  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4670  *
4671  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4672  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4673  * shares distribution (s_i):
4674  *
4675  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4676  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4677  *
4678  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4679  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4680  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4681  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4682  *
4683  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4684  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4685  *
4686  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4687  *
4688  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4689  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4690  * weight and shares distributions like:
4691  *
4692  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4693  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4694  *
4695  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4696  *
4697  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4698  *
4699  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4700  *
4701  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4702  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4703  * 4/7) times the weight of the group.
4704  */
4705 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4706 {
4707         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4708
4709         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4710                 return wl;
4711
4712         for_each_sched_entity(se) {
4713                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4714                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4715
4716                 tg = cfs_rq->tg;
4717
4718                 /*
4719                  * W = @wg + \Sum rw_j
4720                  */
4721                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4722
4723                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4724                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4725                 W += w;
4726
4727                 /*
4728                  * w = rw_i + @wl
4729                  */
4730                 w += wl;
4731
4732                 /*
4733                  * wl = S * s'_i; see (2)
4734                  */
4735                 if (W > 0 && w < W)
4736                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4737                 else
4738                         wl = tg->shares;
4739
4740                 /*
4741                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4742                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4743                  * calc_cfs_shares().
4744                  */
4745                 if (wl < MIN_SHARES)
4746                         wl = MIN_SHARES;
4747
4748                 /*
4749                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4750                  */
4751                 wl -= se->avg.load_avg;
4752
4753                 /*
4754                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4755                  * the final effective load change on the root group. Since
4756                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4757                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4758                  * resulting from this level per the above.
4759                  */
4760                 wg = 0;
4761         }
4762
4763         return wl;
4764 }
4765 #else
4766
4767 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4768 {
4769         return wl;
4770 }
4771
4772 #endif
4773
4774 /*
4775  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4776  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4777  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4778  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4779  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4780  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4781  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4782  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
4783  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
4784  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
4785  */
4786 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4787 {
4788         unsigned int master = current->wakee_flips;
4789         unsigned int slave = p->wakee_flips;
4790         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4791
4792         if (master < slave)
4793                 swap(master, slave);
4794         if (slave < factor || master < slave * factor)
4795                 return 0;
4796         return 1;
4797 }
4798
4799 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4800 {
4801         s64 this_load, load;
4802         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4803         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4804         struct task_group *tg;
4805         unsigned long weight;
4806         int balanced;
4807
4808         idx       = sd->wake_idx;
4809         this_cpu  = smp_processor_id();
4810         prev_cpu  = task_cpu(p);
4811         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4812         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4813
4814         /*
4815          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4816          * effect of the currently running task from the load
4817          * of the current CPU:
4818          */
4819         if (sync) {
4820                 tg = task_group(current);
4821                 weight = current->se.avg.load_avg;
4822
4823                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4824                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4825         }
4826
4827         tg = task_group(p);
4828         weight = p->se.avg.load_avg;
4829
4830         /*
4831          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4832          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4833          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4834          * about that, so that's good too.
4835          *
4836          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4837          * task to be woken on this_cpu.
4838          */
4839         this_eff_load = 100;
4840         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4841
4842         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4843         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4844
4845         if (this_load > 0) {
4846                 this_eff_load *= this_load +
4847                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4848
4849                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4850         }
4851
4852         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4853
4854         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4855
4856         if (!balanced)
4857                 return 0;
4858
4859         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4860         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4861
4862         return 1;
4863 }
4864
4865 /*
4866  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4867  * domain.
4868  */
4869 static struct sched_group *
4870 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4871                   int this_cpu, int sd_flag)
4872 {
4873         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4874         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4875         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4876         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4877
4878         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4879                 load_idx = sd->wake_idx;
4880
4881         do {
4882                 unsigned long load, avg_load;
4883                 int local_group;
4884                 int i;
4885
4886                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4887                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4888                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4889                         continue;
4890
4891                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4892                                                sched_group_cpus(group));
4893
4894                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4895                 avg_load = 0;
4896
4897                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4898                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4899                         if (local_group)
4900                                 load = source_load(i, load_idx);
4901                         else
4902                                 load = target_load(i, load_idx);
4903
4904                         avg_load += load;
4905                 }
4906
4907                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4908                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4909
4910                 if (local_group) {
4911                         this_load = avg_load;
4912                 } else if (avg_load < min_load) {
4913                         min_load = avg_load;
4914                         idlest = group;
4915                 }
4916         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4917
4918         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4919                 return NULL;
4920         return idlest;
4921 }
4922
4923 /*
4924  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4925  */
4926 static int
4927 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4928 {
4929         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4930         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4931         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4932         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4933         int shallowest_idle_cpu = -1;
4934         int i;
4935
4936         /* Traverse only the allowed CPUs */
4937         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4938                 if (idle_cpu(i)) {
4939                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4940                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
4941                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
4942                                 /*
4943                                  * We give priority to a CPU whose idle state
4944                                  * has the smallest exit latency irrespective
4945                                  * of any idle timestamp.
4946                                  */
4947                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
4948                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4949                                 shallowest_idle_cpu = i;
4950                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
4951                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
4952                                 /*
4953                                  * If equal or no active idle state, then
4954                                  * the most recently idled CPU might have
4955                                  * a warmer cache.
4956                                  */
4957                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4958                                 shallowest_idle_cpu = i;
4959                         }
4960                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
4961                         load = weighted_cpuload(i);
4962                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4963                                 min_load = load;
4964                                 least_loaded_cpu = i;
4965                         }
4966                 }
4967         }
4968
4969         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
4970 }
4971
4972 /*
4973  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4974  */
4975 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4976 {
4977         struct sched_domain *sd;
4978         struct sched_group *sg;
4979         int i = task_cpu(p);
4980
4981         if (idle_cpu(target))
4982                 return target;
4983
4984         /*
4985          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4986          */
4987         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4988                 return i;
4989
4990         /*
4991          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4992          */
4993         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4994         for_each_lower_domain(sd) {
4995                 sg = sd->groups;
4996                 do {
4997                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4998                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4999                                 goto next;
5000
5001                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5002                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5003                                         goto next;
5004                         }
5005
5006                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5007                                         tsk_cpus_allowed(p));
5008                         goto done;
5009 next:
5010                         sg = sg->next;
5011                 } while (sg != sd->groups);
5012         }
5013 done:
5014         return target;
5015 }
5016
5017 /*
5018  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5019  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5020  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5021  * CFS task (ie cpu_capacity).
5022  *
5023  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5024  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5025  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5026  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5027  * (arch_scale_freq_capacity()).
5028  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5029  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5030  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5031  *
5032  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5033  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5034  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5035  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5036  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5037  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5038  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5039  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5040  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5041  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5042  */
5043 static int cpu_util(int cpu)
5044 {
5045         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5046         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5047
5048         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5049 }
5050
5051 /*
5052  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5053  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5054  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5055  *
5056  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5057  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5058  *
5059  * Returns the target cpu number.
5060  *
5061  * preempt must be disabled.
5062  */
5063 static int
5064 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5065 {
5066         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5067         int cpu = smp_processor_id();
5068         int new_cpu = prev_cpu;
5069         int want_affine = 0;
5070         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5071
5072         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5073                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5074
5075         rcu_read_lock();
5076         for_each_domain(cpu, tmp) {
5077                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5078                         break;
5079
5080                 /*
5081                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5082                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5083                  */
5084                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5085                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5086                         affine_sd = tmp;
5087                         break;
5088                 }
5089
5090                 if (tmp->flags & sd_flag)
5091                         sd = tmp;
5092                 else if (!want_affine)
5093                         break;
5094         }
5095
5096         if (affine_sd) {
5097                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5098                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5099                         new_cpu = cpu;
5100         }
5101
5102         if (!sd) {
5103                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5104                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5105
5106         } else while (sd) {
5107                 struct sched_group *group;
5108                 int weight;
5109
5110                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5111                         sd = sd->child;
5112                         continue;
5113                 }
5114
5115                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5116                 if (!group) {
5117                         sd = sd->child;
5118                         continue;
5119                 }
5120
5121                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5122                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5123                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5124                         sd = sd->child;
5125                         continue;
5126                 }
5127
5128                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5129                 cpu = new_cpu;
5130                 weight = sd->span_weight;
5131                 sd = NULL;
5132                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5133                         if (weight <= tmp->span_weight)
5134                                 break;
5135                         if (tmp->flags & sd_flag)
5136                                 sd = tmp;
5137                 }
5138                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5139         }
5140         rcu_read_unlock();
5141
5142         return new_cpu;
5143 }
5144
5145 /*
5146  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5147  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5148  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5149  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5150  */
5151 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5152 {
5153         /*
5154          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5155          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5156          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5157          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5158          * load sounds not bad.
5159          */
5160         remove_entity_load_avg(&p->se);
5161
5162         /* Tell new CPU we are migrated */
5163         p->se.avg.last_update_time = 0;
5164
5165         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5166         p->se.exec_start = 0;
5167 }
5168
5169 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5170 {
5171         remove_entity_load_avg(&p->se);
5172 }
5173 #endif /* CONFIG_SMP */
5174
5175 static unsigned long
5176 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5177 {
5178         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5179
5180         /*
5181          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5182          * to virtual-time in his units.
5183          *
5184          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5185          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5186          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5187          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5188          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5189          *
5190          * This is especially important for buddies when the leftmost
5191          * task is higher priority than the buddy.
5192          */
5193         return calc_delta_fair(gran, se);
5194 }
5195
5196 /*
5197  * Should 'se' preempt 'curr'.
5198  *
5199  *             |s1
5200  *        |s2
5201  *   |s3
5202  *         g
5203  *      |<--->|c
5204  *
5205  *  w(c, s1) = -1
5206  *  w(c, s2) =  0
5207  *  w(c, s3) =  1
5208  *
5209  */
5210 static int
5211 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5212 {
5213         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5214
5215         if (vdiff <= 0)
5216                 return -1;
5217
5218         gran = wakeup_gran(curr, se);
5219         if (vdiff > gran)
5220                 return 1;
5221
5222         return 0;
5223 }
5224
5225 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5226 {
5227         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5228                 return;
5229
5230         for_each_sched_entity(se)
5231                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5232 }
5233
5234 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5235 {
5236         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5237                 return;
5238
5239         for_each_sched_entity(se)
5240                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5241 }
5242
5243 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5244 {
5245         for_each_sched_entity(se)
5246                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5247 }
5248
5249 /*
5250  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5251  */
5252 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5253 {
5254         struct task_struct *curr = rq->curr;
5255         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5256         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5257         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5258         int next_buddy_marked = 0;
5259
5260         if (unlikely(se == pse))
5261                 return;
5262
5263         /*
5264          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5265          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5266          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5267          * next-buddy nomination below.
5268          */
5269         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5270                 return;
5271
5272         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5273                 set_next_buddy(pse);
5274                 next_buddy_marked = 1;
5275         }
5276
5277         /*
5278          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5279          * wake up path.
5280          *
5281          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5282          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5283          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5284          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5285          * below.
5286          */
5287         if (test_tsk_need_resched(curr))
5288                 return;
5289
5290         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5291         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5292             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5293                 goto preempt;
5294
5295         /*
5296          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5297          * is driven by the tick):
5298          */
5299         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5300                 return;
5301
5302         find_matching_se(&se, &pse);
5303         update_curr(cfs_rq_of(se));
5304         BUG_ON(!pse);
5305         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5306                 /*
5307                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5308                  * triggering this preemption.
5309                  */
5310                 if (!next_buddy_marked)
5311                         set_next_buddy(pse);
5312                 goto preempt;
5313         }
5314
5315         return;
5316
5317 preempt:
5318         resched_curr(rq);
5319         /*
5320          * Only set the backward buddy when the current task is still
5321          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5322          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5323          * point, either of which can * drop the rq lock.
5324          *
5325          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5326          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5327          */
5328         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5329                 return;
5330
5331         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5332                 set_last_buddy(se);
5333 }
5334
5335 static struct task_struct *
5336 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5337 {
5338         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5339         struct sched_entity *se;
5340         struct task_struct *p;
5341         int new_tasks;
5342
5343 again:
5344 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5345         if (!cfs_rq->nr_running)
5346                 goto idle;
5347
5348         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5349                 goto simple;
5350
5351         /*
5352          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5353          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5354          *
5355          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5356          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5357          */
5358
5359         do {
5360                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5361
5362                 /*
5363                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5364                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5365                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5366                  * forget we've ever seen it.
5367                  */
5368                 if (curr) {
5369                         if (curr->on_rq)
5370                                 update_curr(cfs_rq);
5371                         else
5372                                 curr = NULL;
5373
5374                         /*
5375                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5376                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5377                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5378                          * be correct.
5379                          */
5380                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5381                                 goto simple;
5382                 }
5383
5384                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5385                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5386         } while (cfs_rq);
5387
5388         p = task_of(se);
5389
5390         /*
5391          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5392          * is a different task than we started out with, try and touch the
5393          * least amount of cfs_rqs.
5394          */
5395         if (prev != p) {
5396                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5397
5398                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5399                         int se_depth = se->depth;
5400                         int pse_depth = pse->depth;
5401
5402                         if (se_depth <= pse_depth) {
5403                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5404                                 pse = parent_entity(pse);
5405                         }
5406                         if (se_depth >= pse_depth) {
5407                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5408                                 se = parent_entity(se);
5409                         }
5410                 }
5411
5412                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5413                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5414         }
5415
5416         if (hrtick_enabled(rq))
5417                 hrtick_start_fair(rq, p);
5418
5419         return p;
5420 simple:
5421         cfs_rq = &rq->cfs;
5422 #endif
5423
5424         if (!cfs_rq->nr_running)
5425                 goto idle;
5426
5427         put_prev_task(rq, prev);
5428
5429         do {
5430                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5431                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5432                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5433         } while (cfs_rq);
5434
5435         p = task_of(se);
5436
5437         if (hrtick_enabled(rq))
5438                 hrtick_start_fair(rq, p);
5439
5440         return p;
5441
5442 idle:
5443         /*
5444          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5445          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5446          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5447          * re-start the picking loop.
5448          */
5449         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5450         new_tasks = idle_balance(rq);
5451         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5452         /*
5453          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5454          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5455          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5456          */
5457         if (new_tasks < 0)
5458                 return RETRY_TASK;
5459
5460         if (new_tasks > 0)
5461                 goto again;
5462
5463         return NULL;
5464 }
5465
5466 /*
5467  * Account for a descheduled task:
5468  */
5469 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5470 {
5471         struct sched_entity *se = &prev->se;
5472         struct cfs_rq *cfs_rq;
5473
5474         for_each_sched_entity(se) {
5475                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5476                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5477         }
5478 }
5479
5480 /*
5481  * sched_yield() is very simple
5482  *
5483  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5484  */
5485 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5486 {
5487         struct task_struct *curr = rq->curr;
5488         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5489         struct sched_entity *se = &curr->se;
5490
5491         /*
5492          * Are we the only task in the tree?
5493          */
5494         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5495                 return;
5496
5497         clear_buddies(cfs_rq, se);
5498
5499         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5500                 update_rq_clock(rq);
5501                 /*
5502                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5503                  */
5504                 update_curr(cfs_rq);
5505                 /*
5506                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5507                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5508                  * and double the fastpath cost.
5509                  */
5510                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5511         }
5512
5513         set_skip_buddy(se);
5514 }
5515
5516 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5517 {
5518         struct sched_entity *se = &p->se;
5519
5520         /* throttled hierarchies are not runnable */
5521         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5522                 return false;
5523
5524         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5525         set_next_buddy(se);
5526
5527         yield_task_fair(rq);
5528
5529         return true;
5530 }
5531
5532 #ifdef CONFIG_SMP
5533 /**************************************************
5534  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5535  *
5536  * BASICS
5537  *
5538  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5539  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5540  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5541  *
5542  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5543  *
5544  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5545  * W_i,0 is defined as:
5546  *
5547  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5548  *
5549  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5550  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5551  *
5552  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5553  * weight:
5554  *
5555  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5556  *
5557  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5558  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5559  * can also include other factors [XXX].
5560  *
5561  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5562  * directly from (1):
5563  *
5564  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5565  *
5566  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5567  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5568  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5569  *
5570  * [XXX expand on:
5571  *     - infeasible weights;
5572  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5573  *
5574  *
5575  * SCHED DOMAINS
5576  *
5577  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5578  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5579  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5580  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5581  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5582  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5583  * the groups.
5584  *
5585  * This yields:
5586  *
5587  *     log_2 n     1     n
5588  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5589  *     i = 0      2^i   2^i
5590  *                               `- size of each group
5591  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5592  *         |         `- freq
5593  *         `- sum over all levels
5594  *
5595  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5596  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5597  *
5598  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5599  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5600  *
5601  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5602  *
5603  *             log_2 n     
5604  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5605  *             k = 0
5606  *
5607  * And you'll find that:
5608  *
5609  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5610  *
5611  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5612  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5613  * of:
5614  *
5615  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5616  *
5617  *
5618  * WORK CONSERVING
5619  *
5620  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5621  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5622  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5623  *
5624  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5625  * time.
5626  *
5627  * [XXX more?]
5628  *
5629  *
5630  * CGROUPS
5631  *
5632  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5633  *
5634  *                                s_k,i
5635  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5636  *                                 S_k
5637  *
5638  * Where
5639  *
5640  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5641  *
5642  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5643  *
5644  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5645  * property.
5646  *
5647  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5648  *      rewrite all of this once again.]
5649  */ 
5650
5651 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5652
5653 enum fbq_type { regular, remote, all };
5654
5655 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5656 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5657 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5658 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5659
5660 struct lb_env {
5661         struct sched_domain     *sd;
5662
5663         struct rq               *src_rq;
5664         int                     src_cpu;
5665
5666         int                     dst_cpu;
5667         struct rq               *dst_rq;
5668
5669         struct cpumask          *dst_grpmask;
5670         int                     new_dst_cpu;
5671         enum cpu_idle_type      idle;
5672         long                    imbalance;
5673         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5674         struct cpumask          *cpus;
5675
5676         unsigned int            flags;
5677
5678         unsigned int            loop;
5679         unsigned int            loop_break;
5680         unsigned int            loop_max;
5681
5682         enum fbq_type           fbq_type;
5683         struct list_head        tasks;
5684 };
5685
5686 /*
5687  * Is this task likely cache-hot:
5688  */
5689 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5690 {
5691         s64 delta;
5692
5693         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5694
5695         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5696                 return 0;
5697
5698         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5699                 return 0;
5700
5701         /*
5702          * Buddy candidates are cache hot:
5703          */
5704         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5705                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5706                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5707                 return 1;
5708
5709         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5710                 return 1;
5711         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5712                 return 0;
5713
5714         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5715
5716         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5717 }
5718
5719 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5720 /*
5721  * Returns 1, if task migration degrades locality
5722  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5723  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5724  */
5725 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5726 {
5727         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5728         unsigned long src_faults, dst_faults;
5729         int src_nid, dst_nid;
5730
5731         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
5732                 return -1;
5733
5734         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5735                 return -1;
5736
5737         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5738         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5739
5740         if (src_nid == dst_nid)
5741                 return -1;
5742
5743         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5744         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
5745                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
5746                         return 1;
5747                 else
5748                         return -1;
5749         }
5750
5751         /* Encourage migration to the preferred node. */
5752         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5753                 return 0;
5754
5755         if (numa_group) {
5756                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
5757                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
5758         } else {
5759                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
5760                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
5761         }
5762
5763         return dst_faults < src_faults;
5764 }
5765
5766 #else
5767 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5768                                              struct lb_env *env)
5769 {
5770         return -1;
5771 }
5772 #endif
5773
5774 /*
5775  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5776  */
5777 static
5778 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5779 {
5780         int tsk_cache_hot;
5781
5782         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5783
5784         /*
5785          * We do not migrate tasks that are:
5786          * 1) throttled_lb_pair, or
5787          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5788          * 3) running (obviously), or
5789          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5790          */
5791         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5792                 return 0;
5793
5794         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5795                 int cpu;
5796
5797                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5798
5799                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5800
5801                 /*
5802                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5803                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5804                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5805                  *
5806                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5807                  * one in current iteration.
5808                  */
5809                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5810                         return 0;
5811
5812                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5813                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5814                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5815                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5816                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5817                                 break;
5818                         }
5819                 }
5820
5821                 return 0;
5822         }
5823
5824         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5825         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5826
5827         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5828                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5829                 return 0;
5830         }
5831
5832         /*
5833          * Aggressive migration if:
5834          * 1) destination numa is preferred
5835          * 2) task is cache cold, or
5836          * 3) too many balance attempts have failed.
5837          */
5838         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5839         if (tsk_cache_hot == -1)
5840                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5841
5842         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
5843             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5844                 if (tsk_cache_hot == 1) {
5845                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5846                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5847                 }
5848                 return 1;
5849         }
5850
5851         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5852         return 0;
5853 }
5854
5855 /*
5856  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5857  */
5858 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5859 {
5860         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5861
5862         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5863         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5864         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5865 }
5866
5867 /*
5868  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5869  * part of active balancing operations within "domain".
5870  *
5871  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5872  */
5873 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5874 {
5875         struct task_struct *p, *n;
5876
5877         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5878
5879         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5880                 if (!can_migrate_task(p, env))
5881                         continue;
5882
5883                 detach_task(p, env);
5884
5885                 /*
5886                  * Right now, this is only the second place where
5887                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5888                  * so we can safely collect stats here rather than
5889                  * inside detach_tasks().
5890                  */
5891                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5892                 return p;
5893         }
5894         return NULL;
5895 }
5896
5897 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5898
5899 /*
5900  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5901  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5902  *
5903  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5904  */
5905 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5906 {
5907         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5908         struct task_struct *p;
5909         unsigned long load;
5910         int detached = 0;
5911
5912         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5913
5914         if (env->imbalance <= 0)
5915                 return 0;
5916
5917         while (!list_empty(tasks)) {
5918                 /*
5919                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
5920                  * which could at worst lead to a livelock crash.
5921                  */
5922                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
5923                         break;
5924
5925                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5926
5927                 env->loop++;
5928                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5929                 if (env->loop > env->loop_max)
5930                         break;
5931
5932                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5933                 if (env->loop > env->loop_break) {
5934                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5935                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5936                         break;
5937                 }
5938
5939                 if (!can_migrate_task(p, env))
5940                         goto next;
5941
5942                 /*
5943                  * Depending of the number of CPUs and tasks and the
5944                  * cgroup hierarchy, task_h_load() can return a null
5945                  * value. Make sure that env->imbalance decreases
5946                  * otherwise detach_tasks() will stop only after
5947                  * detaching up to loop_max tasks.
5948                  */
5949                 load = max_t(unsigned long, task_h_load(p), 1);
5950
5951
5952                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5953                         goto next;
5954
5955                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5956                         goto next;
5957
5958                 detach_task(p, env);
5959                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5960
5961                 detached++;
5962                 env->imbalance -= load;
5963
5964 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5965                 /*
5966                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5967                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5968                  * the critical section.
5969                  */
5970                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5971                         break;
5972 #endif
5973
5974                 /*
5975                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5976                  * weighted load.
5977                  */
5978                 if (env->imbalance <= 0)
5979                         break;
5980
5981                 continue;
5982 next:
5983                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5984         }
5985
5986         /*
5987          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5988          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5989          * than inside detach_one_task().
5990          */
5991         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5992
5993         return detached;
5994 }
5995
5996 /*
5997  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5998  */
5999 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6000 {
6001         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6002
6003         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6004         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6005         activate_task(rq, p, 0);
6006         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6007 }
6008
6009 /*
6010  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6011  * its new rq.
6012  */
6013 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6014 {
6015         raw_spin_lock(&rq->lock);
6016         attach_task(rq, p);
6017         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6018 }
6019
6020 /*
6021  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6022  * new rq.
6023  */
6024 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6025 {
6026         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6027         struct task_struct *p;
6028
6029         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6030
6031         while (!list_empty(tasks)) {
6032                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6033                 list_del_init(&p->se.group_node);
6034
6035                 attach_task(env->dst_rq, p);
6036         }
6037
6038         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6039 }
6040
6041 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6042 static void update_blocked_averages(int cpu)
6043 {
6044         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6045         struct cfs_rq *cfs_rq;
6046         unsigned long flags;
6047
6048         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6049         update_rq_clock(rq);
6050
6051         /*
6052          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6053          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6054          */
6055         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6056                 /* throttled entities do not contribute to load */
6057                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6058                         continue;
6059
6060                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6061                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6062         }
6063         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6064 }
6065
6066 /*
6067  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6068  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6069  * group is a fraction of its parents load.
6070  */
6071 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6072 {
6073         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6074         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6075         unsigned long now = jiffies;
6076         unsigned long load;
6077
6078         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6079                 return;
6080
6081         WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, NULL);
6082         for_each_sched_entity(se) {
6083                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6084                 WRITE_ONCE(cfs_rq->h_load_next, se);
6085                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6086                         break;
6087         }
6088
6089         if (!se) {
6090                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6091                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6092         }
6093
6094         while ((se = READ_ONCE(cfs_rq->h_load_next)) != NULL) {
6095                 load = cfs_rq->h_load;
6096                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6097                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6098                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6099                 cfs_rq->h_load = load;
6100                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6101         }
6102 }
6103
6104 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6105 {
6106         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6107
6108         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6109         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6110                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6111 }
6112 #else
6113 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6114 {
6115         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6116         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6117         unsigned long flags;
6118
6119         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6120         update_rq_clock(rq);
6121         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6122         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6123 }
6124
6125 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6126 {
6127         return p->se.avg.load_avg;
6128 }
6129 #endif
6130
6131 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6132
6133 enum group_type {
6134         group_other = 0,
6135         group_imbalanced,
6136         group_overloaded,
6137 };
6138
6139 /*
6140  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6141  */
6142 struct sg_lb_stats {
6143         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6144         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6145         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6146         unsigned long load_per_task;
6147         unsigned long group_capacity;
6148         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6149         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6150         unsigned int idle_cpus;
6151         unsigned int group_weight;
6152         enum group_type group_type;
6153         int group_no_capacity;
6154 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6155         unsigned int nr_numa_running;
6156         unsigned int nr_preferred_running;
6157 #endif
6158 };
6159
6160 /*
6161  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6162  *               during load balancing.
6163  */
6164 struct sd_lb_stats {
6165         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6166         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6167         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6168         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6169         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6170
6171         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6172         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6173 };
6174
6175 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6176 {
6177         /*
6178          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6179          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6180          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6181          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6182          */
6183         *sds = (struct sd_lb_stats){
6184                 .busiest = NULL,
6185                 .local = NULL,
6186                 .total_load = 0UL,
6187                 .total_capacity = 0UL,
6188                 .busiest_stat = {
6189                         .avg_load = 0UL,
6190                         .sum_nr_running = 0,
6191                         .group_type = group_other,
6192                 },
6193         };
6194 }
6195
6196 /**
6197  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6198  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6199  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6200  *
6201  * Return: The load index.
6202  */
6203 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6204                                         enum cpu_idle_type idle)
6205 {
6206         int load_idx;
6207
6208         switch (idle) {
6209         case CPU_NOT_IDLE:
6210                 load_idx = sd->busy_idx;
6211                 break;
6212
6213         case CPU_NEWLY_IDLE:
6214                 load_idx = sd->newidle_idx;
6215                 break;
6216         default:
6217                 load_idx = sd->idle_idx;
6218                 break;
6219         }
6220
6221         return load_idx;
6222 }
6223
6224 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6225 {
6226         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6227         u64 total, used, age_stamp, avg;
6228         s64 delta;
6229
6230         /*
6231          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6232          * we read them once before doing sanity checks on them.
6233          */
6234         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6235         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6236         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6237
6238         if (unlikely(delta < 0))
6239                 delta = 0;
6240
6241         total = sched_avg_period() + delta;
6242
6243         used = div_u64(avg, total);
6244
6245         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6246                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6247
6248         return 1;
6249 }
6250
6251 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6252 {
6253         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6254         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6255
6256         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6257
6258         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6259         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6260
6261         if (!capacity)
6262                 capacity = 1;
6263
6264         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6265         sdg->sgc->capacity = capacity;
6266 }
6267
6268 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6269 {
6270         struct sched_domain *child = sd->child;
6271         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6272         unsigned long capacity;
6273         unsigned long interval;
6274
6275         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6276         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6277         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6278
6279         if (!child) {
6280                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6281                 return;
6282         }
6283
6284         capacity = 0;
6285
6286         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6287                 /*
6288                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6289                  * span the current group.
6290                  */
6291
6292                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6293                         struct sched_group_capacity *sgc;
6294                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6295
6296                         /*
6297                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6298                          * gets here before we've attached the domains to the
6299                          * runqueues.
6300                          *
6301                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6302                          * in update_cpu_capacity().
6303                          *
6304                          * This avoids capacity from being 0 and
6305                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6306                          */
6307                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6308                                 capacity += capacity_of(cpu);
6309                                 continue;
6310                         }
6311
6312                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6313                         capacity += sgc->capacity;
6314                 }
6315         } else  {
6316                 /*
6317                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6318                  * span the current group.
6319                  */ 
6320
6321                 group = child->groups;
6322                 do {
6323                         capacity += group->sgc->capacity;
6324                         group = group->next;
6325                 } while (group != child->groups);
6326         }
6327
6328         sdg->sgc->capacity = capacity;
6329 }
6330
6331 /*
6332  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6333  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6334  * Return true is the capacity is reduced
6335  */
6336 static inline int
6337 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6338 {
6339         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6340                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6341 }
6342
6343 /*
6344  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6345  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6346  *
6347  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6348  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6349  * Something like:
6350  *
6351  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6352  *              *     * * *
6353  *
6354  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6355  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6356  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6357  *
6358  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6359  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6360  * moving tasks due to affinity constraints.
6361  *
6362  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6363  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6364  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6365  * to create an effective group imbalance.
6366  *
6367  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6368  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6369  * subtle and fragile situation.
6370  */
6371
6372 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6373 {
6374         return group->sgc->imbalance;
6375 }
6376
6377 /*
6378  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6379  * be used by some tasks.
6380  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6381  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6382  * available capacity for CFS tasks.
6383  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6384  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6385  * capacity in meaningful for the load balancer.
6386  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6387  * any benefit for the load balance.
6388  */
6389 static inline bool
6390 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6391 {
6392         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6393                 return true;
6394
6395         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6396                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6397                 return true;
6398
6399         return false;
6400 }
6401
6402 /*
6403  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6404  *  handle.
6405  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6406  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6407  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6408  *  false.
6409  */
6410 static inline bool
6411 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6412 {
6413         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6414                 return false;
6415
6416         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6417                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6418                 return true;
6419
6420         return false;
6421 }
6422
6423 static inline enum
6424 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6425                           struct sg_lb_stats *sgs)
6426 {
6427         if (sgs->group_no_capacity)
6428                 return group_overloaded;
6429
6430         if (sg_imbalanced(group))
6431                 return group_imbalanced;
6432
6433         return group_other;
6434 }
6435
6436 /**
6437  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6438  * @env: The load balancing environment.
6439  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6440  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6441  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6442  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6443  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6444  */
6445 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6446                         struct sched_group *group, int load_idx,
6447                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6448                         bool *overload)
6449 {
6450         unsigned long load;
6451         int i;
6452
6453         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6454
6455         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6456                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6457
6458                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6459                 if (local_group)
6460                         load = target_load(i, load_idx);
6461                 else
6462                         load = source_load(i, load_idx);
6463
6464                 sgs->group_load += load;
6465                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6466                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6467
6468                 if (rq->nr_running > 1)
6469                         *overload = true;
6470
6471 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6472                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6473                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6474 #endif
6475                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6476                 if (idle_cpu(i))
6477                         sgs->idle_cpus++;
6478         }
6479
6480         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6481         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6482         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6483
6484         if (sgs->sum_nr_running)
6485                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6486
6487         sgs->group_weight = group->group_weight;
6488
6489         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6490         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6491 }
6492
6493 /**
6494  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6495  * @env: The load balancing environment.
6496  * @sds: sched_domain statistics
6497  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6498  * @sgs: sched_group statistics
6499  *
6500  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6501  * busiest group.
6502  *
6503  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6504  * busiest group. %false otherwise.
6505  */
6506 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6507                                    struct sd_lb_stats *sds,
6508                                    struct sched_group *sg,
6509                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6510 {
6511         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6512
6513         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6514                 return true;
6515
6516         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6517                 return false;
6518
6519         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6520                 return false;
6521
6522         /* This is the busiest node in its class. */
6523         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6524                 return true;
6525
6526         /*
6527          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6528          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6529          * higher than ourself as busy.
6530          */
6531         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6532                 if (!sds->busiest)
6533                         return true;
6534
6535                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6536                         return true;
6537         }
6538
6539         return false;
6540 }
6541
6542 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6543 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6544 {
6545         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6546                 return regular;
6547         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6548                 return remote;
6549         return all;
6550 }
6551
6552 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6553 {
6554         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6555                 return regular;
6556         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6557                 return remote;
6558         return all;
6559 }
6560 #else
6561 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6562 {
6563         return all;
6564 }
6565
6566 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6567 {
6568         return regular;
6569 }
6570 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6571
6572 /**
6573  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6574  * @env: The load balancing environment.
6575  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6576  */
6577 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6578 {
6579         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6580         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6581         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6582         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6583         bool overload = false;
6584
6585         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6586                 prefer_sibling = 1;
6587
6588         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6589
6590         do {
6591                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6592                 int local_group;
6593
6594                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6595                 if (local_group) {
6596                         sds->local = sg;
6597                         sgs = &sds->local_stat;
6598
6599                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6600                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6601                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6602                 }
6603
6604                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6605                                                 &overload);
6606
6607                 if (local_group)
6608                         goto next_group;
6609
6610                 /*
6611                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6612                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6613                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6614                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6615                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6616                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6617                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6618                  * the tasks on the system).
6619                  */
6620                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6621                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6622                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6623                         sgs->group_no_capacity = 1;
6624                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6625                 }
6626
6627                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6628                         sds->busiest = sg;
6629                         sds->busiest_stat = *sgs;
6630                 }
6631
6632 next_group:
6633                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6634                 sds->total_load += sgs->group_load;
6635                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6636
6637                 sg = sg->next;
6638         } while (sg != env->sd->groups);
6639
6640         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6641                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6642
6643         if (!env->sd->parent) {
6644                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6645                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6646                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6647         }
6648
6649 }
6650
6651 /**
6652  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6653  *                      sched doman.
6654  *
6655  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6656  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6657  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6658  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6659  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6660  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6661  *
6662  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6663  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6664  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6665  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6666  * number.
6667  *
6668  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6669  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6670  *
6671  * @env: The load balancing environment.
6672  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6673  */
6674 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6675 {
6676         int busiest_cpu;
6677
6678         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6679                 return 0;
6680
6681         if (!sds->busiest)
6682                 return 0;
6683
6684         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6685         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6686                 return 0;
6687
6688         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6689                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6690                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6691
6692         return 1;
6693 }
6694
6695 /**
6696  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6697  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6698  *                      load balancing.
6699  * @env: The load balancing environment.
6700  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6701  */
6702 static inline
6703 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6704 {
6705         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6706         unsigned int imbn = 2;
6707         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6708         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6709
6710         local = &sds->local_stat;
6711         busiest = &sds->busiest_stat;
6712
6713         if (!local->sum_nr_running)
6714                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6715         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6716                 imbn = 1;
6717
6718         scaled_busy_load_per_task =
6719                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6720                 busiest->group_capacity;
6721
6722         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6723             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6724                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6725                 return;
6726         }
6727
6728         /*
6729          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6730          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6731          * moving them.
6732          */
6733
6734         capa_now += busiest->group_capacity *
6735                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6736         capa_now += local->group_capacity *
6737                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6738         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6739
6740         /* Amount of load we'd subtract */
6741         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6742                 capa_move += busiest->group_capacity *
6743                             min(busiest->load_per_task,
6744                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6745         }
6746
6747         /* Amount of load we'd add */
6748         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6749             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6750                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6751                       local->group_capacity;
6752         } else {
6753                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6754                       local->group_capacity;
6755         }
6756         capa_move += local->group_capacity *
6757                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6758         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6759
6760         /* Move if we gain throughput */
6761         if (capa_move > capa_now)
6762                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6763 }
6764
6765 /**
6766  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6767  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6768  * @env: load balance environment
6769  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6770  */
6771 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6772 {
6773         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6774         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6775
6776         local = &sds->local_stat;
6777         busiest = &sds->busiest_stat;
6778
6779         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6780                 /*
6781                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6782                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6783                  */
6784                 busiest->load_per_task =
6785                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6786         }
6787
6788         /*
6789          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6790          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6791          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6792          */
6793         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6794             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6795                 env->imbalance = 0;
6796                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6797         }
6798
6799         /*
6800          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6801          */
6802         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6803             local->group_type   == group_overloaded) {
6804                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6805                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6806                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6807                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6808                 else
6809                         load_above_capacity = ~0UL;
6810         }
6811
6812         /*
6813          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6814          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6815          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6816          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6817          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6818          * for the minimum possible imbalance.
6819          */
6820         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6821
6822         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6823         env->imbalance = min(
6824                 max_pull * busiest->group_capacity,
6825                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6826         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6827
6828         /*
6829          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6830          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6831          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6832          * moved
6833          */
6834         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6835                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6836 }
6837
6838 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6839
6840 /**
6841  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6842  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6843  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6844  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6845  * such a group exists.
6846  *
6847  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6848  * to restore balance.
6849  *
6850  * @env: The load balancing environment.
6851  *
6852  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6853  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6854  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6855  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6856  */
6857 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6858 {
6859         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6860         struct sd_lb_stats sds;
6861
6862         init_sd_lb_stats(&sds);
6863
6864         /*
6865          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6866          * this level.
6867          */
6868         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6869         local = &sds.local_stat;
6870         busiest = &sds.busiest_stat;
6871
6872         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6873         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6874             check_asym_packing(env, &sds))
6875                 return sds.busiest;
6876
6877         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6878         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6879                 goto out_balanced;
6880
6881         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6882                                                 / sds.total_capacity;
6883
6884         /*
6885          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6886          * work because they assume all things are equal, which typically
6887          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6888          */
6889         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6890                 goto force_balance;
6891
6892         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6893         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
6894             busiest->group_no_capacity)
6895                 goto force_balance;
6896
6897         /*
6898          * If the local group is busier than the selected busiest group
6899          * don't try and pull any tasks.
6900          */
6901         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6902                 goto out_balanced;
6903
6904         /*
6905          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6906          * average load.
6907          */
6908         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6909                 goto out_balanced;
6910
6911         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6912                 /*
6913                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6914                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6915                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6916                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6917                  * might end up to just move the imbalance on another group
6918                  */
6919                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6920                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6921                         goto out_balanced;
6922         } else {
6923                 /*
6924                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6925                  * imbalance_pct to be conservative.
6926                  */
6927                 if (100 * busiest->avg_load <=
6928                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6929                         goto out_balanced;
6930         }
6931
6932 force_balance:
6933         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6934         calculate_imbalance(env, &sds);
6935         return sds.busiest;
6936
6937 out_balanced:
6938         env->imbalance = 0;
6939         return NULL;
6940 }
6941
6942 /*
6943  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6944  */
6945 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6946                                      struct sched_group *group)
6947 {
6948         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6949         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6950         int i;
6951
6952         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6953                 unsigned long capacity, wl;
6954                 enum fbq_type rt;
6955
6956                 rq = cpu_rq(i);
6957                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6958
6959                 /*
6960                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6961                  *  - regular: there are !numa tasks
6962                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6963                  *  - all:     there is no distinction
6964                  *
6965                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6966                  * ignore those when there's better options.
6967                  *
6968                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6969                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6970                  * queue by moving tasks around inside the node.
6971                  *
6972                  * If we cannot move enough load due to this classification
6973                  * the next pass will adjust the group classification and
6974                  * allow migration of more tasks.
6975                  *
6976                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6977                  */
6978                 if (rt > env->fbq_type)
6979                         continue;
6980
6981                 capacity = capacity_of(i);
6982
6983                 wl = weighted_cpuload(i);
6984
6985                 /*
6986                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6987                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6988                  */
6989
6990                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
6991                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
6992                         continue;
6993
6994                 /*
6995                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6996                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6997                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6998                  * potentially running at a lower capacity.
6999                  *
7000                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7001                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7002                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7003                  * our previous maximum.
7004                  */
7005                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7006                         busiest_load = wl;
7007                         busiest_capacity = capacity;
7008                         busiest = rq;
7009                 }
7010         }
7011
7012         return busiest;
7013 }
7014
7015 /*
7016  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7017  * so long as it is large enough.
7018  */
7019 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7020
7021 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7022 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7023
7024 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7025 {
7026         struct sched_domain *sd = env->sd;
7027
7028         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7029
7030                 /*
7031                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7032                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7033                  * lowest numbered CPUs.
7034                  */
7035                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7036                         return 1;
7037         }
7038
7039         /*
7040          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7041          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7042          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7043          * available on dst_cpu.
7044          */
7045         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7046             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7047                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7048                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7049                         return 1;
7050         }
7051
7052         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7053 }
7054
7055 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7056
7057 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7058 {
7059         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7060         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7061         int cpu, balance_cpu = -1;
7062
7063         /*
7064          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7065          * to do the newly idle load balance.
7066          */
7067         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7068                 return 1;
7069
7070         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7071         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7072         /* Try to find first idle cpu */
7073         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7074                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7075                         continue;
7076
7077                 balance_cpu = cpu;
7078                 break;
7079         }
7080
7081         if (balance_cpu == -1)
7082                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7083
7084         /*
7085          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7086          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7087          */
7088         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7089 }
7090
7091 /*
7092  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7093  * tasks if there is an imbalance.
7094  */
7095 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7096                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7097                         int *continue_balancing)
7098 {
7099         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7100         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7101         struct sched_group *group;
7102         struct rq *busiest;
7103         unsigned long flags;
7104         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7105
7106         struct lb_env env = {
7107                 .sd             = sd,
7108                 .dst_cpu        = this_cpu,
7109                 .dst_rq         = this_rq,
7110                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7111                 .idle           = idle,
7112                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7113                 .cpus           = cpus,
7114                 .fbq_type       = all,
7115                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7116         };
7117
7118         /*
7119          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7120          * other cpus in our group
7121          */
7122         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7123                 env.dst_grpmask = NULL;
7124
7125         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7126
7127         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7128
7129 redo:
7130         if (!should_we_balance(&env)) {
7131                 *continue_balancing = 0;
7132                 goto out_balanced;
7133         }
7134
7135         group = find_busiest_group(&env);
7136         if (!group) {
7137                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7138                 goto out_balanced;
7139         }
7140
7141         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7142         if (!busiest) {
7143                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7144                 goto out_balanced;
7145         }
7146
7147         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7148
7149         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7150
7151         env.src_cpu = busiest->cpu;
7152         env.src_rq = busiest;
7153
7154         ld_moved = 0;
7155         if (busiest->nr_running > 1) {
7156                 /*
7157                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7158                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7159                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7160                  * correctly treated as an imbalance.
7161                  */
7162                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7163                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7164
7165 more_balance:
7166                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7167
7168                 /*
7169                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7170                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7171                  */
7172                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7173
7174                 /*
7175                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7176                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7177                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7178                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7179                  * See task_rq_lock() family for the details.
7180                  */
7181
7182                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7183
7184                 if (cur_ld_moved) {
7185                         attach_tasks(&env);
7186                         ld_moved += cur_ld_moved;
7187                 }
7188
7189                 local_irq_restore(flags);
7190
7191                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7192                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7193                         goto more_balance;
7194                 }
7195
7196                 /*
7197                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7198                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7199                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7200                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7201                  * sched_group.
7202                  *
7203                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7204                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7205                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7206                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7207                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7208                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7209                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7210                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7211                  * This however should not happen so much in practice and
7212                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7213                  * excess load moved.
7214                  */
7215                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7216
7217                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7218                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7219
7220                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7221                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7222                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7223                         env.loop         = 0;
7224                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7225
7226                         /*
7227                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7228                          * need to continue with same src_cpu.
7229                          */
7230                         goto more_balance;
7231                 }
7232
7233                 /*
7234                  * We failed to reach balance because of affinity.
7235                  */
7236                 if (sd_parent) {
7237                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7238
7239                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7240                                 *group_imbalance = 1;
7241                 }
7242
7243                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7244                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7245                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7246                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7247                                 env.loop = 0;
7248                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7249                                 goto redo;
7250                         }
7251                         goto out_all_pinned;
7252                 }
7253         }
7254
7255         if (!ld_moved) {
7256                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7257                 /*
7258                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7259                  * We do not want newidle balance, which can be very
7260                  * frequent, pollute the failure counter causing
7261                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7262                  */
7263                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7264                         sd->nr_balance_failed++;
7265
7266                 if (need_active_balance(&env)) {
7267                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7268
7269                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7270                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7271                          * moved to this_cpu
7272                          */
7273                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7274                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7275                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7276                                                             flags);
7277                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7278                                 goto out_one_pinned;
7279                         }
7280
7281                         /*
7282                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7283                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7284                          * only after active load balance is finished.
7285                          */
7286                         if (!busiest->active_balance) {
7287                                 busiest->active_balance = 1;
7288                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7289                                 active_balance = 1;
7290                         }
7291                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7292
7293                         if (active_balance) {
7294                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7295                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7296                                         &busiest->active_balance_work);
7297                         }
7298
7299                         /*
7300                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7301                          * counter.
7302                          */
7303                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7304                 }
7305         } else
7306                 sd->nr_balance_failed = 0;
7307
7308         if (likely(!active_balance)) {
7309                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7310                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7311         } else {
7312                 /*
7313                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7314                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7315                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7316                  * detach_tasks).
7317                  */
7318                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7319                         sd->balance_interval *= 2;
7320         }
7321
7322         goto out;
7323
7324 out_balanced:
7325         /*
7326          * We reach balance although we may have faced some affinity
7327          * constraints. Clear the imbalance flag only if other tasks got
7328          * a chance to move and fix the imbalance.
7329          */
7330         if (sd_parent && !(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7331                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7332
7333                 if (*group_imbalance)
7334                         *group_imbalance = 0;
7335         }
7336
7337 out_all_pinned:
7338         /*
7339          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7340          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7341          * can try to migrate them.
7342          */
7343         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7344
7345         sd->nr_balance_failed = 0;
7346
7347 out_one_pinned:
7348         ld_moved = 0;
7349
7350         /*
7351          * idle_balance() disregards balance intervals, so we could repeatedly
7352          * reach this code, which would lead to balance_interval skyrocketting
7353          * in a short amount of time. Skip the balance_interval increase logic
7354          * to avoid that.
7355          */
7356         if (env.idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7357                 goto out;
7358
7359         /* tune up the balancing interval */
7360         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7361                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7362                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7363                 sd->balance_interval *= 2;
7364 out:
7365         return ld_moved;
7366 }
7367
7368 static inline unsigned long
7369 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7370 {
7371         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7372
7373         if (cpu_busy)
7374                 interval *= sd->busy_factor;
7375
7376         /* scale ms to jiffies */
7377         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7378         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7379
7380         return interval;
7381 }
7382
7383 static inline void
7384 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7385 {
7386         unsigned long interval, next;
7387
7388         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7389         next = sd->last_balance + interval;
7390
7391         if (time_after(*next_balance, next))
7392                 *next_balance = next;
7393 }
7394
7395 /*
7396  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7397  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7398  */
7399 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7400 {
7401         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7402         int this_cpu = this_rq->cpu;
7403         struct sched_domain *sd;
7404         int pulled_task = 0;
7405         u64 curr_cost = 0;
7406
7407         idle_enter_fair(this_rq);
7408
7409         /*
7410          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7411          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7412          */
7413         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7414
7415         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7416             !this_rq->rd->overload) {
7417                 rcu_read_lock();
7418                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7419                 if (sd)
7420                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7421                 rcu_read_unlock();
7422
7423                 goto out;
7424         }
7425
7426         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7427
7428         update_blocked_averages(this_cpu);
7429         rcu_read_lock();
7430         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7431                 int continue_balancing = 1;
7432                 u64 t0, domain_cost;
7433
7434                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7435                         continue;
7436
7437                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7438                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7439                         break;
7440                 }
7441
7442                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7443                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7444
7445                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7446                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7447                                                    &continue_balancing);
7448
7449                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7450                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7451                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7452
7453                         curr_cost += domain_cost;
7454                 }
7455
7456                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7457
7458                 /*
7459                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7460                  * now runnable tasks on this rq.
7461                  */
7462                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7463                         break;
7464         }
7465         rcu_read_unlock();
7466
7467         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7468
7469         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7470                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7471
7472         /*
7473          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7474          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7475          * pretend we pulled a task.
7476          */
7477         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7478                 pulled_task = 1;
7479
7480 out:
7481         /* Move the next balance forward */
7482         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7483                 this_rq->next_balance = next_balance;
7484
7485         /* Is there a task of a high priority class? */
7486         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7487                 pulled_task = -1;
7488
7489         if (pulled_task) {
7490                 idle_exit_fair(this_rq);
7491                 this_rq->idle_stamp = 0;
7492         }
7493
7494         return pulled_task;
7495 }
7496
7497 /*
7498  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7499  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7500  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7501  * avoids physical / logical imbalances.
7502  */
7503 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7504 {
7505         struct rq *busiest_rq = data;
7506         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7507         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7508         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7509         struct sched_domain *sd;
7510         struct task_struct *p = NULL;
7511
7512         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7513
7514         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7515         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7516                      !busiest_rq->active_balance))
7517                 goto out_unlock;
7518
7519         /* Is there any task to move? */
7520         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7521                 goto out_unlock;
7522
7523         /*
7524          * This condition is "impossible", if it occurs
7525          * we need to fix it. Originally reported by
7526          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7527          */
7528         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7529
7530         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7531         rcu_read_lock();
7532         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7533                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7534                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7535                                 break;
7536         }
7537
7538         if (likely(sd)) {
7539                 struct lb_env env = {
7540                         .sd             = sd,
7541                         .dst_cpu        = target_cpu,
7542                         .dst_rq         = target_rq,
7543                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7544                         .src_rq         = busiest_rq,
7545                         .idle           = CPU_IDLE,
7546                 };
7547
7548                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7549
7550                 p = detach_one_task(&env);
7551                 if (p)
7552                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7553                 else
7554                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7555         }
7556         rcu_read_unlock();
7557 out_unlock:
7558         busiest_rq->active_balance = 0;
7559         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7560
7561         if (p)
7562                 attach_one_task(target_rq, p);
7563
7564         local_irq_enable();
7565
7566         return 0;
7567 }
7568
7569 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7570 {
7571         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7572 }
7573
7574 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7575 /*
7576  * idle load balancing details
7577  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7578  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7579  *   load balancing for all the idle CPUs.
7580  */
7581 static struct {
7582         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7583         atomic_t nr_cpus;
7584         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7585 } nohz ____cacheline_aligned;
7586
7587 static inline int find_new_ilb(void)
7588 {
7589         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7590
7591         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7592                 return ilb;
7593
7594         return nr_cpu_ids;
7595 }
7596
7597 /*
7598  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7599  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7600  * CPU (if there is one).
7601  */
7602 static void nohz_balancer_kick(void)
7603 {
7604         int ilb_cpu;
7605
7606         nohz.next_balance++;
7607
7608         ilb_cpu = find_new_ilb();
7609
7610         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7611                 return;
7612
7613         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7614                 return;
7615         /*
7616          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7617          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7618          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7619          * will be run before returning from the IPI.
7620          */
7621         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7622         return;
7623 }
7624
7625 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7626 {
7627         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7628                 /*
7629                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7630                  */
7631                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7632                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7633                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7634                 }
7635                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7636         }
7637 }
7638
7639 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7640 {
7641         struct sched_domain *sd;
7642         int cpu = smp_processor_id();
7643
7644         rcu_read_lock();
7645         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7646
7647         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7648                 goto unlock;
7649         sd->nohz_idle = 0;
7650
7651         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7652 unlock:
7653         rcu_read_unlock();
7654 }
7655
7656 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7657 {
7658         struct sched_domain *sd;
7659         int cpu = smp_processor_id();
7660
7661         rcu_read_lock();
7662         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7663
7664         if (!sd || sd->nohz_idle)
7665                 goto unlock;
7666         sd->nohz_idle = 1;
7667
7668         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7669 unlock:
7670         rcu_read_unlock();
7671 }
7672
7673 /*
7674  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7675  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7676  */
7677 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7678 {
7679         /*
7680          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7681          */
7682         if (!cpu_active(cpu))
7683                 return;
7684
7685         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7686                 return;
7687
7688         /*
7689          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7690          */
7691         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7692                 return;
7693
7694         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7695         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7696         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7697 }
7698
7699 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7700                                         unsigned long action, void *hcpu)
7701 {
7702         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7703         case CPU_DYING:
7704                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7705                 return NOTIFY_OK;
7706         default:
7707                 return NOTIFY_DONE;
7708         }
7709 }
7710 #endif
7711
7712 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7713
7714 /*
7715  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7716  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7717  */
7718 void update_max_interval(void)
7719 {
7720         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7721 }
7722
7723 /*
7724  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7725  * and initiates a balancing operation if so.
7726  *
7727  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7728  */
7729 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7730 {
7731         int continue_balancing = 1;
7732         int cpu = rq->cpu;
7733         unsigned long interval;
7734         struct sched_domain *sd;
7735         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7736         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7737         int update_next_balance = 0;
7738         int need_serialize, need_decay = 0;
7739         u64 max_cost = 0;
7740
7741         update_blocked_averages(cpu);
7742
7743         rcu_read_lock();
7744         for_each_domain(cpu, sd) {
7745                 /*
7746                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7747                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7748                  */
7749                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7750                         sd->max_newidle_lb_cost =
7751                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7752                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7753                         need_decay = 1;
7754                 }
7755                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7756
7757                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7758                         continue;
7759
7760                 /*
7761                  * Stop the load balance at this level. There is another
7762                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7763                  * actively.
7764                  */
7765                 if (!continue_balancing) {
7766                         if (need_decay)
7767                                 continue;
7768                         break;
7769                 }
7770
7771                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7772
7773                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7774                 if (need_serialize) {
7775                         if (!spin_trylock(&balancing))
7776                                 goto out;
7777                 }
7778
7779                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7780                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7781                                 /*
7782                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7783                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7784                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7785                                  */
7786                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7787                         }
7788                         sd->last_balance = jiffies;
7789                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7790                 }
7791                 if (need_serialize)
7792                         spin_unlock(&balancing);
7793 out:
7794                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7795                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7796                         update_next_balance = 1;
7797                 }
7798         }
7799         if (need_decay) {
7800                 /*
7801                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7802                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7803                  */
7804                 rq->max_idle_balance_cost =
7805                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7806         }
7807         rcu_read_unlock();
7808
7809         /*
7810          * next_balance will be updated only when there is a need.
7811          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7812          * updated.
7813          */
7814         if (likely(update_next_balance)) {
7815                 rq->next_balance = next_balance;
7816
7817 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7818                 /*
7819                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
7820                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
7821                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
7822                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
7823                  * balance for itself and we need to update the
7824                  * nohz.next_balance accordingly.
7825                  */
7826                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
7827                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
7828 #endif
7829         }
7830 }
7831
7832 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7833 /*
7834  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7835  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7836  */
7837 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7838 {
7839         int this_cpu = this_rq->cpu;
7840         struct rq *rq;
7841         int balance_cpu;
7842         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7843         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7844         int update_next_balance = 0;
7845
7846         if (idle != CPU_IDLE ||
7847             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7848                 goto end;
7849
7850         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7851                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7852                         continue;
7853
7854                 /*
7855                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7856                  * work being done for other cpus. Next load
7857                  * balancing owner will pick it up.
7858                  */
7859                 if (need_resched())
7860                         break;
7861
7862                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7863
7864                 /*
7865                  * If time for next balance is due,
7866                  * do the balance.
7867                  */
7868                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7869                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7870                         update_rq_clock(rq);
7871                         update_idle_cpu_load(rq);
7872                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7873                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7874                 }
7875
7876                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
7877                         next_balance = rq->next_balance;
7878                         update_next_balance = 1;
7879                 }
7880         }
7881
7882         /*
7883          * next_balance will be updated only when there is a need.
7884          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
7885          * updated.
7886          */
7887         if (likely(update_next_balance))
7888                 nohz.next_balance = next_balance;
7889 end:
7890         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7891 }
7892
7893 /*
7894  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7895  * of an idle cpu in the system.
7896  *   - This rq has more than one task.
7897  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
7898  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
7899  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
7900  *     multiple busy cpu.
7901  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7902  *     domain span are idle.
7903  */
7904 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7905 {
7906         unsigned long now = jiffies;
7907         struct sched_domain *sd;
7908         struct sched_group_capacity *sgc;
7909         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7910         bool kick = false;
7911
7912         if (unlikely(rq->idle_balance))
7913                 return false;
7914
7915        /*
7916         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7917         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7918         */
7919         set_cpu_sd_state_busy();
7920         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7921
7922         /*
7923          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7924          * balancing.
7925          */
7926         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7927                 return false;
7928
7929         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7930                 return false;
7931
7932         if (rq->nr_running >= 2)
7933                 return true;
7934
7935         rcu_read_lock();
7936         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7937         if (sd) {
7938                 sgc = sd->groups->sgc;
7939                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7940
7941                 if (nr_busy > 1) {
7942                         kick = true;
7943                         goto unlock;
7944                 }
7945
7946         }
7947
7948         sd = rcu_dereference(rq->sd);
7949         if (sd) {
7950                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
7951                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
7952                         kick = true;
7953                         goto unlock;
7954                 }
7955         }
7956
7957         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7958         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7959                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
7960                 kick = true;
7961                 goto unlock;
7962         }
7963
7964 unlock:
7965         rcu_read_unlock();
7966         return kick;
7967 }
7968 #else
7969 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7970 #endif
7971
7972 /*
7973  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7974  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7975  */
7976 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7977 {
7978         struct rq *this_rq = this_rq();
7979         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7980                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7981
7982         /*
7983          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7984          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7985          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
7986          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
7987          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
7988          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
7989          */
7990         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7991         rebalance_domains(this_rq, idle);
7992 }
7993
7994 /*
7995  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7996  */
7997 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7998 {
7999         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8000         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8001                 return;
8002
8003         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8004                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8005 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8006         if (nohz_kick_needed(rq))
8007                 nohz_balancer_kick();
8008 #endif
8009 }
8010
8011 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8012 {
8013         update_sysctl();
8014
8015         update_runtime_enabled(rq);
8016 }
8017
8018 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8019 {
8020         update_sysctl();
8021
8022         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8023         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8024 }
8025
8026 #endif /* CONFIG_SMP */
8027
8028 /*
8029  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8030  */
8031 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8032 {
8033         struct cfs_rq *cfs_rq;
8034         struct sched_entity *se = &curr->se;
8035
8036         for_each_sched_entity(se) {
8037                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8038                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8039         }
8040
8041         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8042                 task_tick_numa(rq, curr);
8043 }
8044
8045 /*
8046  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8047  *  - child not yet on the tasklist
8048  *  - preemption disabled
8049  */
8050 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8051 {
8052         struct cfs_rq *cfs_rq;
8053         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8054         int this_cpu = smp_processor_id();
8055         struct rq *rq = this_rq();
8056         unsigned long flags;
8057
8058         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8059
8060         update_rq_clock(rq);
8061
8062         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8063         curr = cfs_rq->curr;
8064
8065         /*
8066          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8067          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8068          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8069          * of child point to valid ones.
8070          */
8071         rcu_read_lock();
8072         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8073         rcu_read_unlock();
8074
8075         update_curr(cfs_rq);
8076
8077         if (curr)
8078                 se->vruntime = curr->vruntime;
8079         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8080
8081         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8082                 /*
8083                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8084                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8085                  */
8086                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8087                 resched_curr(rq);
8088         }
8089
8090         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8091
8092         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8093 }
8094
8095 /*
8096  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8097  * the current task.
8098  */
8099 static void
8100 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8101 {
8102         if (!task_on_rq_queued(p))
8103                 return;
8104
8105         /*
8106          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8107          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8108          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8109          */
8110         if (rq->curr == p) {
8111                 if (p->prio > oldprio)
8112                         resched_curr(rq);
8113         } else
8114                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8115 }
8116
8117 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8118 {
8119         struct sched_entity *se = &p->se;
8120
8121         /*
8122          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8123          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8124          * vruntime.
8125          */
8126         if (p->on_rq)
8127                 return true;
8128
8129         /*
8130          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8131          * But there are some cases where it has already been normalized:
8132          *
8133          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8134          *   wake_up_new_task().
8135          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8136          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8137          */
8138         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8139                 return true;
8140
8141         return false;
8142 }
8143
8144 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8145 {
8146         struct sched_entity *se = &p->se;
8147         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8148
8149         if (!vruntime_normalized(p)) {
8150                 /*
8151                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8152                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8153                  */
8154                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8155                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8156         }
8157
8158         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8159         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8160 }
8161
8162 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8163 {
8164         struct sched_entity *se = &p->se;
8165         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8166
8167 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8168         /*
8169          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8170          * class maintain depth value), reset depth properly.
8171          */
8172         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8173 #endif
8174
8175         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8176         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8177
8178         if (!vruntime_normalized(p))
8179                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8180 }
8181
8182 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8183 {
8184         detach_task_cfs_rq(p);
8185 }
8186
8187 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8188 {
8189         attach_task_cfs_rq(p);
8190
8191         if (task_on_rq_queued(p)) {
8192                 /*
8193                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8194                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8195                  * if we can still preempt the current task.
8196                  */
8197                 if (rq->curr == p)
8198                         resched_curr(rq);
8199                 else
8200                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8201         }
8202 }
8203
8204 /* Account for a task changing its policy or group.
8205  *
8206  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8207  * migrates between groups/classes.
8208  */
8209 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8210 {
8211         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8212
8213         for_each_sched_entity(se) {
8214                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8215
8216                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8217                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8218                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8219         }
8220 }
8221
8222 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8223 {
8224         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8225         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8226 #ifndef CONFIG_64BIT
8227         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8228 #endif
8229 #ifdef CONFIG_SMP
8230         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8231         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8232 #endif
8233 }
8234
8235 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8236 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8237 {
8238         detach_task_cfs_rq(p);
8239         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8240
8241 #ifdef CONFIG_SMP
8242         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8243         p->se.avg.last_update_time = 0;
8244 #endif
8245         attach_task_cfs_rq(p);
8246 }
8247
8248 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8249 {
8250         int i;
8251
8252         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8253
8254         for_each_possible_cpu(i) {
8255                 if (tg->cfs_rq)
8256                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8257                 if (tg->se)
8258                         kfree(tg->se[i]);
8259         }
8260
8261         kfree(tg->cfs_rq);
8262         kfree(tg->se);
8263 }
8264
8265 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8266 {
8267         struct cfs_rq *cfs_rq;
8268         struct sched_entity *se;
8269         int i;
8270
8271         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8272         if (!tg->cfs_rq)
8273                 goto err;
8274         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8275         if (!tg->se)
8276                 goto err;
8277
8278         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8279
8280         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8281
8282         for_each_possible_cpu(i) {
8283                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8284                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8285                 if (!cfs_rq)
8286                         goto err;
8287
8288                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8289                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8290                 if (!se)
8291                         goto err_free_rq;
8292
8293                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8294                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8295                 init_entity_runnable_average(se);
8296         }
8297
8298         return 1;
8299
8300 err_free_rq:
8301         kfree(cfs_rq);
8302 err:
8303         return 0;
8304 }
8305
8306 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8307 {
8308         unsigned long flags;
8309         struct rq *rq;
8310         int cpu;
8311
8312         for_each_possible_cpu(cpu) {
8313                 if (tg->se[cpu])
8314                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8315
8316                 /*
8317                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8318                  * check on_list without danger of it being re-added.
8319                  */
8320                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8321                         continue;
8322
8323                 rq = cpu_rq(cpu);
8324
8325                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8326                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8327                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8328         }
8329 }
8330
8331 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8332                         struct sched_entity *se, int cpu,
8333                         struct sched_entity *parent)
8334 {
8335         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8336
8337         cfs_rq->tg = tg;
8338         cfs_rq->rq = rq;
8339         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8340
8341         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8342         tg->se[cpu] = se;
8343
8344         /* se could be NULL for root_task_group */
8345         if (!se)
8346                 return;
8347
8348         if (!parent) {
8349                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8350                 se->depth = 0;
8351         } else {
8352                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8353                 se->depth = parent->depth + 1;
8354         }
8355
8356         se->my_q = cfs_rq;
8357         /* guarantee group entities always have weight */
8358         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8359         se->parent = parent;
8360 }
8361
8362 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8363
8364 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8365 {
8366         int i;
8367         unsigned long flags;
8368
8369         /*
8370          * We can't change the weight of the root cgroup.
8371          */
8372         if (!tg->se[0])
8373                 return -EINVAL;
8374
8375         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8376
8377         mutex_lock(&shares_mutex);
8378         if (tg->shares == shares)
8379                 goto done;
8380
8381         tg->shares = shares;
8382         for_each_possible_cpu(i) {
8383                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8384                 struct sched_entity *se;
8385
8386                 se = tg->se[i];
8387                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8388                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8389
8390                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8391                 update_rq_clock(rq);
8392                 for_each_sched_entity(se)
8393                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8394                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8395         }
8396
8397 done:
8398         mutex_unlock(&shares_mutex);
8399         return 0;
8400 }
8401 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8402
8403 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8404
8405 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8406 {
8407         return 1;
8408 }
8409
8410 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8411
8412 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8413
8414
8415 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8416 {
8417         struct sched_entity *se = &task->se;
8418         unsigned int rr_interval = 0;
8419
8420         /*
8421          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8422          * idle runqueue:
8423          */
8424         if (rq->cfs.load.weight)
8425                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8426
8427         return rr_interval;
8428 }
8429
8430 /*
8431  * All the scheduling class methods:
8432  */
8433 const struct sched_class fair_sched_class = {
8434         .next                   = &idle_sched_class,
8435         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8436         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8437         .yield_task             = yield_task_fair,
8438         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8439
8440         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8441
8442         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8443         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8444
8445 #ifdef CONFIG_SMP
8446         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8447         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8448
8449         .rq_online              = rq_online_fair,
8450         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8451
8452         .task_waking            = task_waking_fair,
8453         .task_dead              = task_dead_fair,
8454         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8455 #endif
8456
8457         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8458         .task_tick              = task_tick_fair,
8459         .task_fork              = task_fork_fair,
8460
8461         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8462         .switched_from          = switched_from_fair,
8463         .switched_to            = switched_to_fair,
8464
8465         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8466
8467         .update_curr            = update_curr_fair,
8468
8469 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8470         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8471 #endif
8472 };
8473
8474 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8475 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8476 {
8477         struct cfs_rq *cfs_rq;
8478
8479         rcu_read_lock();
8480         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8481                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8482         rcu_read_unlock();
8483 }
8484
8485 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8486 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8487 {
8488         int node;
8489         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8490
8491         for_each_online_node(node) {
8492                 if (p->numa_faults) {
8493                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8494                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8495                 }
8496                 if (p->numa_group) {
8497                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8498                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8499                 }
8500                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8501         }
8502 }
8503 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8504 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8505
8506 __init void init_sched_fair_class(void)
8507 {
8508 #ifdef CONFIG_SMP
8509         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8510
8511 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8512         nohz.next_balance = jiffies;
8513         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8514         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8515 #endif
8516 #endif /* SMP */
8517
8518 }