]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - kernel/sched/fair.c
Merge tag 'xfs-4.11-merge-7' of git://git.kernel.org/pub/scm/fs/xfs/xfs-linux
[linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/latencytop.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  *
41  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
42  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
43  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
44  * based scheduling concepts.
45  *
46  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
47  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
48  *
49  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
50  */
51 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
52 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency            = 6000000ULL;
53
54 /*
55  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
56  *
57  * Options are:
58  *
59  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
60  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
61  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
62  *
63  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
64  */
65 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
66
67 /*
68  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
69  *
70  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
71  */
72 unsigned int sysctl_sched_min_granularity               = 750000ULL;
73 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity    = 750000ULL;
74
75 /*
76  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
77  */
78 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
79
80 /*
81  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
82  * parent will (try to) run first.
83  */
84 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
85
86 /*
87  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
88  *
89  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
90  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
91  * have immediate wakeup/sleep latencies.
92  *
93  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
94  */
95 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity            = 1000000UL;
96 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
97
98 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
99
100 #ifdef CONFIG_SMP
101 /*
102  * For asym packing, by default the lower numbered cpu has higher priority.
103  */
104 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
105 {
106         return -cpu;
107 }
108 #endif
109
110 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
111 /*
112  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
113  * each time a cfs_rq requests quota.
114  *
115  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
116  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
117  * we will always only issue the remaining available time.
118  *
119  * (default: 5 msec, units: microseconds)
120  */
121 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
122 #endif
123
124 /*
125  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
126  * util * margin < capacity * 1024
127  *
128  * (default: ~20%)
129  */
130 unsigned int capacity_margin                            = 1280;
131
132 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
133 {
134         lw->weight += inc;
135         lw->inv_weight = 0;
136 }
137
138 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
139 {
140         lw->weight -= dec;
141         lw->inv_weight = 0;
142 }
143
144 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
145 {
146         lw->weight = w;
147         lw->inv_weight = 0;
148 }
149
150 /*
151  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
152  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
153  * to users decreases. But the relationship is not linear,
154  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
155  * number of CPUs.
156  *
157  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
158  */
159 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
160 {
161         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
162         unsigned int factor;
163
164         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
165         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
166                 factor = 1;
167                 break;
168         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
169                 factor = cpus;
170                 break;
171         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
172         default:
173                 factor = 1 + ilog2(cpus);
174                 break;
175         }
176
177         return factor;
178 }
179
180 static void update_sysctl(void)
181 {
182         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
183
184 #define SET_SYSCTL(name) \
185         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
186         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
187         SET_SYSCTL(sched_latency);
188         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
189 #undef SET_SYSCTL
190 }
191
192 void sched_init_granularity(void)
193 {
194         update_sysctl();
195 }
196
197 #define WMULT_CONST     (~0U)
198 #define WMULT_SHIFT     32
199
200 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
201 {
202         unsigned long w;
203
204         if (likely(lw->inv_weight))
205                 return;
206
207         w = scale_load_down(lw->weight);
208
209         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
210                 lw->inv_weight = 1;
211         else if (unlikely(!w))
212                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
213         else
214                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
215 }
216
217 /*
218  * delta_exec * weight / lw.weight
219  *   OR
220  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
221  *
222  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
223  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
224  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
225  *
226  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
227  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
228  */
229 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
230 {
231         u64 fact = scale_load_down(weight);
232         int shift = WMULT_SHIFT;
233
234         __update_inv_weight(lw);
235
236         if (unlikely(fact >> 32)) {
237                 while (fact >> 32) {
238                         fact >>= 1;
239                         shift--;
240                 }
241         }
242
243         /* hint to use a 32x32->64 mul */
244         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
245
246         while (fact >> 32) {
247                 fact >>= 1;
248                 shift--;
249         }
250
251         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
252 }
253
254
255 const struct sched_class fair_sched_class;
256
257 /**************************************************************
258  * CFS operations on generic schedulable entities:
259  */
260
261 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
262
263 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
264 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
265 {
266         return cfs_rq->rq;
267 }
268
269 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
270 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
271
272 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
273 {
274         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
275         return container_of(se, struct task_struct, se);
276 }
277
278 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
279 #define for_each_sched_entity(se) \
280                 for (; se; se = se->parent)
281
282 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
283 {
284         return p->se.cfs_rq;
285 }
286
287 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
288 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
289 {
290         return se->cfs_rq;
291 }
292
293 /* runqueue "owned" by this group */
294 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
295 {
296         return grp->my_q;
297 }
298
299 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
300 {
301         if (!cfs_rq->on_list) {
302                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
303                 int cpu = cpu_of(rq);
304                 /*
305                  * Ensure we either appear before our parent (if already
306                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
307                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
308                  * reduces this to two cases and a special case for the root
309                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
310                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
311                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
312                  */
313                 if (cfs_rq->tg->parent &&
314                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
315                         /*
316                          * If parent is already on the list, we add the child
317                          * just before. Thanks to circular linked property of
318                          * the list, this means to put the child at the tail
319                          * of the list that starts by parent.
320                          */
321                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
322                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
323                         /*
324                          * The branch is now connected to its tree so we can
325                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
326                          * list.
327                          */
328                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
329                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
330                         /*
331                          * cfs rq without parent should be put
332                          * at the tail of the list.
333                          */
334                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
335                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
336                         /*
337                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
338                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
339                          */
340                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
341                 } else {
342                         /*
343                          * The parent has not already been added so we want to
344                          * make sure that it will be put after us.
345                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
346                          * where we will add parent.
347                          */
348                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
349                                 rq->tmp_alone_branch);
350                         /*
351                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
352                          * of the branch
353                          */
354                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
355                 }
356
357                 cfs_rq->on_list = 1;
358         }
359 }
360
361 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
362 {
363         if (cfs_rq->on_list) {
364                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
365                 cfs_rq->on_list = 0;
366         }
367 }
368
369 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
370 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
371         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
372
373 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
374 static inline struct cfs_rq *
375 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
376 {
377         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
378                 return se->cfs_rq;
379
380         return NULL;
381 }
382
383 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
384 {
385         return se->parent;
386 }
387
388 static void
389 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
390 {
391         int se_depth, pse_depth;
392
393         /*
394          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
395          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
396          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
397          * parent.
398          */
399
400         /* First walk up until both entities are at same depth */
401         se_depth = (*se)->depth;
402         pse_depth = (*pse)->depth;
403
404         while (se_depth > pse_depth) {
405                 se_depth--;
406                 *se = parent_entity(*se);
407         }
408
409         while (pse_depth > se_depth) {
410                 pse_depth--;
411                 *pse = parent_entity(*pse);
412         }
413
414         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
415                 *se = parent_entity(*se);
416                 *pse = parent_entity(*pse);
417         }
418 }
419
420 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
421
422 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
423 {
424         return container_of(se, struct task_struct, se);
425 }
426
427 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
428 {
429         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
430 }
431
432 #define entity_is_task(se)      1
433
434 #define for_each_sched_entity(se) \
435                 for (; se; se = NULL)
436
437 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
438 {
439         return &task_rq(p)->cfs;
440 }
441
442 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
443 {
444         struct task_struct *p = task_of(se);
445         struct rq *rq = task_rq(p);
446
447         return &rq->cfs;
448 }
449
450 /* runqueue "owned" by this group */
451 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
452 {
453         return NULL;
454 }
455
456 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
457 {
458 }
459
460 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
461 {
462 }
463
464 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
465                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
466
467 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
468 {
469         return NULL;
470 }
471
472 static inline void
473 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
474 {
475 }
476
477 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
478
479 static __always_inline
480 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
481
482 /**************************************************************
483  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
484  */
485
486 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
487 {
488         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
489         if (delta > 0)
490                 max_vruntime = vruntime;
491
492         return max_vruntime;
493 }
494
495 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
496 {
497         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
498         if (delta < 0)
499                 min_vruntime = vruntime;
500
501         return min_vruntime;
502 }
503
504 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
505                                 struct sched_entity *b)
506 {
507         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
508 }
509
510 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
511 {
512         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
513
514         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
515
516         if (curr) {
517                 if (curr->on_rq)
518                         vruntime = curr->vruntime;
519                 else
520                         curr = NULL;
521         }
522
523         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
524                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
525                                                    struct sched_entity,
526                                                    run_node);
527
528                 if (!curr)
529                         vruntime = se->vruntime;
530                 else
531                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
532         }
533
534         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
535         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
536 #ifndef CONFIG_64BIT
537         smp_wmb();
538         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
539 #endif
540 }
541
542 /*
543  * Enqueue an entity into the rb-tree:
544  */
545 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
546 {
547         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
548         struct rb_node *parent = NULL;
549         struct sched_entity *entry;
550         int leftmost = 1;
551
552         /*
553          * Find the right place in the rbtree:
554          */
555         while (*link) {
556                 parent = *link;
557                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
558                 /*
559                  * We dont care about collisions. Nodes with
560                  * the same key stay together.
561                  */
562                 if (entity_before(se, entry)) {
563                         link = &parent->rb_left;
564                 } else {
565                         link = &parent->rb_right;
566                         leftmost = 0;
567                 }
568         }
569
570         /*
571          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
572          * used):
573          */
574         if (leftmost)
575                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
576
577         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
578         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
579 }
580
581 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
582 {
583         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
584                 struct rb_node *next_node;
585
586                 next_node = rb_next(&se->run_node);
587                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
588         }
589
590         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
591 }
592
593 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
594 {
595         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
596
597         if (!left)
598                 return NULL;
599
600         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
601 }
602
603 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
604 {
605         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
606
607         if (!next)
608                 return NULL;
609
610         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
611 }
612
613 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
614 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
615 {
616         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
617
618         if (!last)
619                 return NULL;
620
621         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
622 }
623
624 /**************************************************************
625  * Scheduling class statistics methods:
626  */
627
628 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
629                 void __user *buffer, size_t *lenp,
630                 loff_t *ppos)
631 {
632         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
633         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
634
635         if (ret || !write)
636                 return ret;
637
638         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
639                                         sysctl_sched_min_granularity);
640
641 #define WRT_SYSCTL(name) \
642         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
643         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
644         WRT_SYSCTL(sched_latency);
645         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
646 #undef WRT_SYSCTL
647
648         return 0;
649 }
650 #endif
651
652 /*
653  * delta /= w
654  */
655 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
656 {
657         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
658                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
659
660         return delta;
661 }
662
663 /*
664  * The idea is to set a period in which each task runs once.
665  *
666  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
667  * this period because otherwise the slices get too small.
668  *
669  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
670  */
671 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
672 {
673         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
674                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
675         else
676                 return sysctl_sched_latency;
677 }
678
679 /*
680  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
681  * proportional to the weight.
682  *
683  * s = p*P[w/rw]
684  */
685 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
686 {
687         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
688
689         for_each_sched_entity(se) {
690                 struct load_weight *load;
691                 struct load_weight lw;
692
693                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
694                 load = &cfs_rq->load;
695
696                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
697                         lw = cfs_rq->load;
698
699                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
700                         load = &lw;
701                 }
702                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
703         }
704         return slice;
705 }
706
707 /*
708  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
709  *
710  * vs = s/w
711  */
712 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
713 {
714         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
715 }
716
717 #ifdef CONFIG_SMP
718 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
719 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
720
721 /*
722  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
723  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
724  * dependent on this value.
725  */
726 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
727 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
728 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
729
730 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
731 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
732 {
733         struct sched_avg *sa = &se->avg;
734
735         sa->last_update_time = 0;
736         /*
737          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
738          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
739          * will definitely be update (after enqueue).
740          */
741         sa->period_contrib = 1023;
742         /*
743          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
744          * they get a chance to stabilize to their real load level.
745          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
746          * nothing has been attached to the task group yet.
747          */
748         if (entity_is_task(se))
749                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
750         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
751         /*
752          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
753          */
754         sa->util_avg = 0;
755         sa->util_sum = 0;
756         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
757 }
758
759 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
760 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
761
762 /*
763  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
764  * based on the cfs_rq's current util_avg:
765  *
766  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
767  *
768  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
769  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
770  * as when the series is a harmonic series.
771  *
772  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
773  * only 1/2 of the left utilization budget:
774  *
775  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
776  *
777  * where n denotes the nth task.
778  *
779  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
780  *
781  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
782  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
783  *
784  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
785  * if util_avg > util_avg_cap.
786  */
787 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
788 {
789         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
790         struct sched_avg *sa = &se->avg;
791         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
792
793         if (cap > 0) {
794                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
795                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
796                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
797
798                         if (sa->util_avg > cap)
799                                 sa->util_avg = cap;
800                 } else {
801                         sa->util_avg = cap;
802                 }
803                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
804         }
805
806         if (entity_is_task(se)) {
807                 struct task_struct *p = task_of(se);
808                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
809                         /*
810                          * For !fair tasks do:
811                          *
812                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
813                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
814                         switched_from_fair(rq, p);
815                          *
816                          * such that the next switched_to_fair() has the
817                          * expected state.
818                          */
819                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
820                         return;
821                 }
822         }
823
824         attach_entity_cfs_rq(se);
825 }
826
827 #else /* !CONFIG_SMP */
828 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
829 {
830 }
831 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
832 {
833 }
834 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
835 {
836 }
837 #endif /* CONFIG_SMP */
838
839 /*
840  * Update the current task's runtime statistics.
841  */
842 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
843 {
844         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
845         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
846         u64 delta_exec;
847
848         if (unlikely(!curr))
849                 return;
850
851         delta_exec = now - curr->exec_start;
852         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
853                 return;
854
855         curr->exec_start = now;
856
857         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
858                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
859
860         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
861         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
862
863         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
864         update_min_vruntime(cfs_rq);
865
866         if (entity_is_task(curr)) {
867                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
868
869                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
870                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
871                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
872         }
873
874         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
875 }
876
877 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
878 {
879         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
880 }
881
882 static inline void
883 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
884 {
885         u64 wait_start, prev_wait_start;
886
887         if (!schedstat_enabled())
888                 return;
889
890         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
891         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
892
893         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
894             likely(wait_start > prev_wait_start))
895                 wait_start -= prev_wait_start;
896
897         schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
898 }
899
900 static inline void
901 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
902 {
903         struct task_struct *p;
904         u64 delta;
905
906         if (!schedstat_enabled())
907                 return;
908
909         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
910
911         if (entity_is_task(se)) {
912                 p = task_of(se);
913                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
914                         /*
915                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
916                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
917                          * prior to migration.
918                          */
919                         schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
920                         return;
921                 }
922                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
923         }
924
925         schedstat_set(se->statistics.wait_max,
926                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
927         schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
928         schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
929         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
930 }
931
932 static inline void
933 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
934 {
935         struct task_struct *tsk = NULL;
936         u64 sleep_start, block_start;
937
938         if (!schedstat_enabled())
939                 return;
940
941         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
942         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
943
944         if (entity_is_task(se))
945                 tsk = task_of(se);
946
947         if (sleep_start) {
948                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
949
950                 if ((s64)delta < 0)
951                         delta = 0;
952
953                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
954                         schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
955
956                 schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
957                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
958
959                 if (tsk) {
960                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
961                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
962                 }
963         }
964         if (block_start) {
965                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
966
967                 if ((s64)delta < 0)
968                         delta = 0;
969
970                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
971                         schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
972
973                 schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
974                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
975
976                 if (tsk) {
977                         if (tsk->in_iowait) {
978                                 schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
979                                 schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
980                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
981                         }
982
983                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
984
985                         /*
986                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
987                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
988                          * amount of time that the task spent sleeping:
989                          */
990                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
991                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
992                                                 (void *)get_wchan(tsk),
993                                                 delta >> 20);
994                         }
995                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
996                 }
997         }
998 }
999
1000 /*
1001  * Task is being enqueued - update stats:
1002  */
1003 static inline void
1004 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1005 {
1006         if (!schedstat_enabled())
1007                 return;
1008
1009         /*
1010          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1011          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1012          */
1013         if (se != cfs_rq->curr)
1014                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1015
1016         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1017                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1018 }
1019
1020 static inline void
1021 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1022 {
1023
1024         if (!schedstat_enabled())
1025                 return;
1026
1027         /*
1028          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1029          * waiting task:
1030          */
1031         if (se != cfs_rq->curr)
1032                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1033
1034         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1035                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1036
1037                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1038                         schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1039                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1040                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1041                         schedstat_set(se->statistics.block_start,
1042                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1043         }
1044 }
1045
1046 /*
1047  * We are picking a new current task - update its stats:
1048  */
1049 static inline void
1050 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1051 {
1052         /*
1053          * We are starting a new run period:
1054          */
1055         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1056 }
1057
1058 /**************************************************
1059  * Scheduling class queueing methods:
1060  */
1061
1062 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1063 /*
1064  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1065  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1066  * numa_balancing_scan_size.
1067  */
1068 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1069 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1070
1071 /* Portion of address space to scan in MB */
1072 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1073
1074 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1075 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1076
1077 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1078 {
1079         unsigned long rss = 0;
1080         unsigned long nr_scan_pages;
1081
1082         /*
1083          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1084          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1085          * on resident pages
1086          */
1087         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1088         rss = get_mm_rss(p->mm);
1089         if (!rss)
1090                 rss = nr_scan_pages;
1091
1092         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1093         return rss / nr_scan_pages;
1094 }
1095
1096 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1097 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1098
1099 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1100 {
1101         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1102         unsigned int scan, floor;
1103         unsigned int windows = 1;
1104
1105         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1106                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1107         floor = 1000 / windows;
1108
1109         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1110         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1111 }
1112
1113 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1114 {
1115         unsigned int smin = task_scan_min(p);
1116         unsigned int smax;
1117
1118         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1119         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1120         return max(smin, smax);
1121 }
1122
1123 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1124 {
1125         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1126         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1127 }
1128
1129 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1130 {
1131         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1132         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1133 }
1134
1135 struct numa_group {
1136         atomic_t refcount;
1137
1138         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1139         int nr_tasks;
1140         pid_t gid;
1141         int active_nodes;
1142
1143         struct rcu_head rcu;
1144         unsigned long total_faults;
1145         unsigned long max_faults_cpu;
1146         /*
1147          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1148          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1149          * more by CPU use than by memory faults.
1150          */
1151         unsigned long *faults_cpu;
1152         unsigned long faults[0];
1153 };
1154
1155 /* Shared or private faults. */
1156 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1157
1158 /* Memory and CPU locality */
1159 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1160
1161 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1162 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1163
1164 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1165 {
1166         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1167 }
1168
1169 /*
1170  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1171  * occupy the first half of the array. The second half of the
1172  * array is for current counters, which are averaged into the
1173  * first set by task_numa_placement.
1174  */
1175 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1176 {
1177         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1178 }
1179
1180 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1181 {
1182         if (!p->numa_faults)
1183                 return 0;
1184
1185         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1186                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1187 }
1188
1189 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1190 {
1191         if (!p->numa_group)
1192                 return 0;
1193
1194         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1195                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1196 }
1197
1198 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1199 {
1200         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1201                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1202 }
1203
1204 /*
1205  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1206  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1207  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1208  */
1209 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1210
1211 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1212 {
1213         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1214 }
1215
1216 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1217 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1218                                         int maxdist, bool task)
1219 {
1220         unsigned long score = 0;
1221         int node;
1222
1223         /*
1224          * All nodes are directly connected, and the same distance
1225          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1226          */
1227         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1228                 return 0;
1229
1230         /*
1231          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1232          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1233          */
1234         for_each_online_node(node) {
1235                 unsigned long faults;
1236                 int dist = node_distance(nid, node);
1237
1238                 /*
1239                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1240                  * for placement; nid was already counted.
1241                  */
1242                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1243                         continue;
1244
1245                 /*
1246                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1247                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1248                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1249                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1250                  * of each group. Skip other nodes.
1251                  */
1252                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1253                                         dist > maxdist)
1254                         continue;
1255
1256                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1257                 if (task)
1258                         faults = task_faults(p, node);
1259                 else
1260                         faults = group_faults(p, node);
1261
1262                 /*
1263                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1264                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1265                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1266                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1267                  * The further away a node is, the less the faults count.
1268                  * This seems to result in good task placement.
1269                  */
1270                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1271                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1272                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1273                 }
1274
1275                 score += faults;
1276         }
1277
1278         return score;
1279 }
1280
1281 /*
1282  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1283  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1284  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1285  * evenly spread out between numa nodes.
1286  */
1287 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1288                                         int dist)
1289 {
1290         unsigned long faults, total_faults;
1291
1292         if (!p->numa_faults)
1293                 return 0;
1294
1295         total_faults = p->total_numa_faults;
1296
1297         if (!total_faults)
1298                 return 0;
1299
1300         faults = task_faults(p, nid);
1301         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1302
1303         return 1000 * faults / total_faults;
1304 }
1305
1306 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1307                                          int dist)
1308 {
1309         unsigned long faults, total_faults;
1310
1311         if (!p->numa_group)
1312                 return 0;
1313
1314         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1315
1316         if (!total_faults)
1317                 return 0;
1318
1319         faults = group_faults(p, nid);
1320         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1321
1322         return 1000 * faults / total_faults;
1323 }
1324
1325 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1326                                 int src_nid, int dst_cpu)
1327 {
1328         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1329         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1330         int last_cpupid, this_cpupid;
1331
1332         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1333
1334         /*
1335          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1336          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1337          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1338          *
1339          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1340          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1341          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1342          *
1343          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1344          * same result twice in a row, given these samples are fully
1345          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1346          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1347          *
1348          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1349          * act on an unlikely task<->page relation.
1350          */
1351         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1352         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1353                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1354                 return false;
1355
1356         /* Always allow migrate on private faults */
1357         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1358                 return true;
1359
1360         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1361         if (!ng)
1362                 return true;
1363
1364         /*
1365          * Destination node is much more heavily used than the source
1366          * node? Allow migration.
1367          */
1368         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1369                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1370                 return true;
1371
1372         /*
1373          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1374          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1375          *
1376          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1377          * --------------- * - > ---------------
1378          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1379          */
1380         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1381                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1382 }
1383
1384 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1385 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1386 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1387 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1388 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1389
1390 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1391 struct numa_stats {
1392         unsigned long nr_running;
1393         unsigned long load;
1394
1395         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1396         unsigned long compute_capacity;
1397
1398         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1399         unsigned long task_capacity;
1400         int has_free_capacity;
1401 };
1402
1403 /*
1404  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1405  */
1406 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1407 {
1408         int smt, cpu, cpus = 0;
1409         unsigned long capacity;
1410
1411         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1412         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1413                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1414
1415                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1416                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1417                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1418
1419                 cpus++;
1420         }
1421
1422         /*
1423          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1424          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1425          * not find this node attractive.
1426          *
1427          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1428          * imbalance and bail there.
1429          */
1430         if (!cpus)
1431                 return;
1432
1433         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1434         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1435         capacity = cpus / smt; /* cores */
1436
1437         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1438                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1439         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1440 }
1441
1442 struct task_numa_env {
1443         struct task_struct *p;
1444
1445         int src_cpu, src_nid;
1446         int dst_cpu, dst_nid;
1447
1448         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1449
1450         int imbalance_pct;
1451         int dist;
1452
1453         struct task_struct *best_task;
1454         long best_imp;
1455         int best_cpu;
1456 };
1457
1458 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1459                              struct task_struct *p, long imp)
1460 {
1461         if (env->best_task)
1462                 put_task_struct(env->best_task);
1463         if (p)
1464                 get_task_struct(p);
1465
1466         env->best_task = p;
1467         env->best_imp = imp;
1468         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1469 }
1470
1471 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1472                                 struct task_numa_env *env)
1473 {
1474         long imb, old_imb;
1475         long orig_src_load, orig_dst_load;
1476         long src_capacity, dst_capacity;
1477
1478         /*
1479          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1480          *
1481          * src_load        dst_load
1482          * ------------ vs ---------
1483          * src_capacity    dst_capacity
1484          */
1485         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1486         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1487
1488         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1489         if (dst_load < src_load)
1490                 swap(dst_load, src_load);
1491
1492         /* Is the difference below the threshold? */
1493         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1494               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1495         if (imb <= 0)
1496                 return false;
1497
1498         /*
1499          * The imbalance is above the allowed threshold.
1500          * Compare it with the old imbalance.
1501          */
1502         orig_src_load = env->src_stats.load;
1503         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1504
1505         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1506                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1507
1508         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1509                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1510
1511         /* Would this change make things worse? */
1512         return (imb > old_imb);
1513 }
1514
1515 /*
1516  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1517  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1518  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1519  * be exchanged with the source task
1520  */
1521 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1522                               long taskimp, long groupimp)
1523 {
1524         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1525         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1526         struct task_struct *cur;
1527         long src_load, dst_load;
1528         long load;
1529         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1530         long moveimp = imp;
1531         int dist = env->dist;
1532
1533         rcu_read_lock();
1534         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1535         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1536                 cur = NULL;
1537
1538         /*
1539          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1540          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1541          */
1542         if (cur == env->p)
1543                 goto unlock;
1544
1545         /*
1546          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1547          * source and destination node. Calculate the total differential for
1548          * the source task and potential destination task. The more negative
1549          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1550          * be incurred if the tasks were swapped.
1551          */
1552         if (cur) {
1553                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1554                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1555                         goto unlock;
1556
1557                 /*
1558                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1559                  * in any group then look only at task weights.
1560                  */
1561                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1562                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1563                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1564                         /*
1565                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1566                          * tasks within a group over tiny differences.
1567                          */
1568                         if (cur->numa_group)
1569                                 imp -= imp/16;
1570                 } else {
1571                         /*
1572                          * Compare the group weights. If a task is all by
1573                          * itself (not part of a group), use the task weight
1574                          * instead.
1575                          */
1576                         if (cur->numa_group)
1577                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1578                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1579                         else
1580                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1581                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1582                 }
1583         }
1584
1585         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1586                 goto unlock;
1587
1588         if (!cur) {
1589                 /* Is there capacity at our destination? */
1590                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1591                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1592                         goto unlock;
1593
1594                 goto balance;
1595         }
1596
1597         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1598         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1599                         dst_rq->nr_running == 1)
1600                 goto assign;
1601
1602         /*
1603          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1604          */
1605 balance:
1606         load = task_h_load(env->p);
1607         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1608         src_load = env->src_stats.load - load;
1609
1610         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1611                 /*
1612                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1613                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1614                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1615                  * so an actually idle CPU will win.
1616                  */
1617                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1618                         imp = moveimp - 1;
1619                         cur = NULL;
1620                         goto assign;
1621                 }
1622         }
1623
1624         if (imp <= env->best_imp)
1625                 goto unlock;
1626
1627         if (cur) {
1628                 load = task_h_load(cur);
1629                 dst_load -= load;
1630                 src_load += load;
1631         }
1632
1633         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1634                 goto unlock;
1635
1636         /*
1637          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1638          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1639          */
1640         if (!cur) {
1641                 /*
1642                  * select_idle_siblings() uses an per-cpu cpumask that
1643                  * can be used from IRQ context.
1644                  */
1645                 local_irq_disable();
1646                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1647                                                    env->dst_cpu);
1648                 local_irq_enable();
1649         }
1650
1651 assign:
1652         task_numa_assign(env, cur, imp);
1653 unlock:
1654         rcu_read_unlock();
1655 }
1656
1657 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1658                                 long taskimp, long groupimp)
1659 {
1660         int cpu;
1661
1662         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1663                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1664                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1665                         continue;
1666
1667                 env->dst_cpu = cpu;
1668                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1669         }
1670 }
1671
1672 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1673 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1674 {
1675         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1676         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1677
1678         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1679                 return false;
1680
1681         /*
1682          * Only consider a task move if the source has a higher load
1683          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1684          *
1685          *      src->load                dst->load
1686          * --------------------- vs ---------------------
1687          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1688          */
1689         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1690
1691             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1692                 return true;
1693
1694         return false;
1695 }
1696
1697 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1698 {
1699         struct task_numa_env env = {
1700                 .p = p,
1701
1702                 .src_cpu = task_cpu(p),
1703                 .src_nid = task_node(p),
1704
1705                 .imbalance_pct = 112,
1706
1707                 .best_task = NULL,
1708                 .best_imp = 0,
1709                 .best_cpu = -1,
1710         };
1711         struct sched_domain *sd;
1712         unsigned long taskweight, groupweight;
1713         int nid, ret, dist;
1714         long taskimp, groupimp;
1715
1716         /*
1717          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1718          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1719          *
1720          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1721          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1722          * to satisfy here.
1723          */
1724         rcu_read_lock();
1725         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1726         if (sd)
1727                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1728         rcu_read_unlock();
1729
1730         /*
1731          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1732          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1733          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1734          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1735          */
1736         if (unlikely(!sd)) {
1737                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1738                 return -EINVAL;
1739         }
1740
1741         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1742         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1743         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1744         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1745         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1746         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1747         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1748         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1749
1750         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1751         if (numa_has_capacity(&env))
1752                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1753
1754         /*
1755          * Look at other nodes in these cases:
1756          * - there is no space available on the preferred_nid
1757          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1758          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1759          *   we need to check other locations.
1760          */
1761         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1762                 for_each_online_node(nid) {
1763                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1764                                 continue;
1765
1766                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1767                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1768                                                 dist != env.dist) {
1769                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1770                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1771                         }
1772
1773                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1774                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1775                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1776                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1777                                 continue;
1778
1779                         env.dist = dist;
1780                         env.dst_nid = nid;
1781                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1782                         if (numa_has_capacity(&env))
1783                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1784                 }
1785         }
1786
1787         /*
1788          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1789          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1790          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1791          * settle down.
1792          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1793          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1794          */
1795         if (p->numa_group) {
1796                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1797
1798                 if (env.best_cpu == -1)
1799                         nid = env.src_nid;
1800                 else
1801                         nid = env.dst_nid;
1802
1803                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1804                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1805         }
1806
1807         /* No better CPU than the current one was found. */
1808         if (env.best_cpu == -1)
1809                 return -EAGAIN;
1810
1811         /*
1812          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1813          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1814          */
1815         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1816
1817         if (env.best_task == NULL) {
1818                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1819                 if (ret != 0)
1820                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1821                 return ret;
1822         }
1823
1824         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1825         if (ret != 0)
1826                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1827         put_task_struct(env.best_task);
1828         return ret;
1829 }
1830
1831 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1832 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1833 {
1834         unsigned long interval = HZ;
1835
1836         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1837         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1838                 return;
1839
1840         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1841         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1842         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1843
1844         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1845         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1846                 return;
1847
1848         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1849         task_numa_migrate(p);
1850 }
1851
1852 /*
1853  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1854  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1855  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1856  * located.
1857  */
1858 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1859 {
1860         unsigned long faults, max_faults = 0;
1861         int nid, active_nodes = 0;
1862
1863         for_each_online_node(nid) {
1864                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1865                 if (faults > max_faults)
1866                         max_faults = faults;
1867         }
1868
1869         for_each_online_node(nid) {
1870                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1871                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1872                         active_nodes++;
1873         }
1874
1875         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1876         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1877 }
1878
1879 /*
1880  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1881  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1882  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1883  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1884  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1885  */
1886 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1887 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1888
1889 /*
1890  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1891  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1892  * the page accesses are shared with other processes.
1893  * Otherwise, decrease the scan period.
1894  */
1895 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1896                         unsigned long shared, unsigned long private)
1897 {
1898         unsigned int period_slot;
1899         int ratio;
1900         int diff;
1901
1902         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1903         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1904
1905         /*
1906          * If there were no record hinting faults then either the task is
1907          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1908          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1909          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1910          * node is overloaded. In either case, scan slower
1911          */
1912         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1913                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1914                         p->numa_scan_period << 1);
1915
1916                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1917                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1918
1919                 return;
1920         }
1921
1922         /*
1923          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1924          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1925          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1926          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1927          */
1928         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1929         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1930         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1931                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1932                 if (!slot)
1933                         slot = 1;
1934                 diff = slot * period_slot;
1935         } else {
1936                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1937
1938                 /*
1939                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1940                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1941                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1942                  * speaking the intent is that there is little point
1943                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1944                  * simply bounce migrations uselessly
1945                  */
1946                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1947                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1948         }
1949
1950         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1951                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1952         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1953 }
1954
1955 /*
1956  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1957  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1958  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1959  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1960  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1961  */
1962 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1963 {
1964         u64 runtime, delta, now;
1965         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1966         now = p->se.exec_start;
1967         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1968
1969         if (p->last_task_numa_placement) {
1970                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1971                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1972         } else {
1973                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1974                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1975         }
1976
1977         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1978         p->last_task_numa_placement = now;
1979
1980         return delta;
1981 }
1982
1983 /*
1984  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1985  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1986  * otherwise workloads might not converge.
1987  */
1988 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1989 {
1990         nodemask_t nodes;
1991         int dist;
1992
1993         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1994         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1995                 return nid;
1996
1997         /*
1998          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1999          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
2000          * both the node itself, and on nearby nodes.
2001          */
2002         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2003                 unsigned long score, max_score = 0;
2004                 int node, max_node = nid;
2005
2006                 dist = sched_max_numa_distance;
2007
2008                 for_each_online_node(node) {
2009                         score = group_weight(p, node, dist);
2010                         if (score > max_score) {
2011                                 max_score = score;
2012                                 max_node = node;
2013                         }
2014                 }
2015                 return max_node;
2016         }
2017
2018         /*
2019          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2020          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2021          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2022          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2023          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2024          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2025          * keep the complexity of the search down.
2026          */
2027         nodes = node_online_map;
2028         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2029                 unsigned long max_faults = 0;
2030                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2031                 int a, b;
2032
2033                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2034                 if (!find_numa_distance(dist))
2035                         continue;
2036
2037                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2038                         unsigned long faults = 0;
2039                         nodemask_t this_group;
2040                         nodes_clear(this_group);
2041
2042                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2043                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2044                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2045                                         faults += group_faults(p, b);
2046                                         node_set(b, this_group);
2047                                         node_clear(b, nodes);
2048                                 }
2049                         }
2050
2051                         /* Remember the top group. */
2052                         if (faults > max_faults) {
2053                                 max_faults = faults;
2054                                 max_group = this_group;
2055                                 /*
2056                                  * subtle: at the smallest distance there is
2057                                  * just one node left in each "group", the
2058                                  * winner is the preferred nid.
2059                                  */
2060                                 nid = a;
2061                         }
2062                 }
2063                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2064                 if (!max_faults)
2065                         break;
2066                 nodes = max_group;
2067         }
2068         return nid;
2069 }
2070
2071 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2072 {
2073         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2074         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2075         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2076         unsigned long total_faults;
2077         u64 runtime, period;
2078         spinlock_t *group_lock = NULL;
2079
2080         /*
2081          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2082          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2083          * that the field is read in a single access:
2084          */
2085         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2086         if (p->numa_scan_seq == seq)
2087                 return;
2088         p->numa_scan_seq = seq;
2089         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2090
2091         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2092                        p->numa_faults_locality[1];
2093         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2094
2095         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2096         if (p->numa_group) {
2097                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2098                 spin_lock_irq(group_lock);
2099         }
2100
2101         /* Find the node with the highest number of faults */
2102         for_each_online_node(nid) {
2103                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2104                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2105                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2106                 int priv;
2107
2108                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2109                         long diff, f_diff, f_weight;
2110
2111                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2112                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2113                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2114                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2115
2116                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2117                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2118                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2119                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2120
2121                         /*
2122                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2123                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2124                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2125                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2126                          * faults are less important.
2127                          */
2128                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2129                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2130                                    (total_faults + 1);
2131                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2132                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2133
2134                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2135                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2136                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2137                         p->total_numa_faults += diff;
2138                         if (p->numa_group) {
2139                                 /*
2140                                  * safe because we can only change our own group
2141                                  *
2142                                  * mem_idx represents the offset for a given
2143                                  * nid and priv in a specific region because it
2144                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2145                                  */
2146                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2147                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2148                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2149                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2150                         }
2151                 }
2152
2153                 if (faults > max_faults) {
2154                         max_faults = faults;
2155                         max_nid = nid;
2156                 }
2157
2158                 if (group_faults > max_group_faults) {
2159                         max_group_faults = group_faults;
2160                         max_group_nid = nid;
2161                 }
2162         }
2163
2164         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2165
2166         if (p->numa_group) {
2167                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2168                 spin_unlock_irq(group_lock);
2169                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2170         }
2171
2172         if (max_faults) {
2173                 /* Set the new preferred node */
2174                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2175                         sched_setnuma(p, max_nid);
2176
2177                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2178                         numa_migrate_preferred(p);
2179         }
2180 }
2181
2182 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2183 {
2184         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2185 }
2186
2187 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2188 {
2189         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2190                 kfree_rcu(grp, rcu);
2191 }
2192
2193 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2194                         int *priv)
2195 {
2196         struct numa_group *grp, *my_grp;
2197         struct task_struct *tsk;
2198         bool join = false;
2199         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2200         int i;
2201
2202         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2203                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2204                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2205
2206                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2207                 if (!grp)
2208                         return;
2209
2210                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2211                 grp->active_nodes = 1;
2212                 grp->max_faults_cpu = 0;
2213                 spin_lock_init(&grp->lock);
2214                 grp->gid = p->pid;
2215                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2216                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2217                                                 nr_node_ids;
2218
2219                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2220                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2221
2222                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2223
2224                 grp->nr_tasks++;
2225                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2226         }
2227
2228         rcu_read_lock();
2229         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2230
2231         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2232                 goto no_join;
2233
2234         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2235         if (!grp)
2236                 goto no_join;
2237
2238         my_grp = p->numa_group;
2239         if (grp == my_grp)
2240                 goto no_join;
2241
2242         /*
2243          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2244          * the other task will join us.
2245          */
2246         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2247                 goto no_join;
2248
2249         /*
2250          * Tie-break on the grp address.
2251          */
2252         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2253                 goto no_join;
2254
2255         /* Always join threads in the same process. */
2256         if (tsk->mm == current->mm)
2257                 join = true;
2258
2259         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2260         if (flags & TNF_SHARED)
2261                 join = true;
2262
2263         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2264         *priv = !join;
2265
2266         if (join && !get_numa_group(grp))
2267                 goto no_join;
2268
2269         rcu_read_unlock();
2270
2271         if (!join)
2272                 return;
2273
2274         BUG_ON(irqs_disabled());
2275         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2276
2277         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2278                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2279                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2280         }
2281         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2282         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2283
2284         my_grp->nr_tasks--;
2285         grp->nr_tasks++;
2286
2287         spin_unlock(&my_grp->lock);
2288         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2289
2290         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2291
2292         put_numa_group(my_grp);
2293         return;
2294
2295 no_join:
2296         rcu_read_unlock();
2297         return;
2298 }
2299
2300 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2301 {
2302         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2303         void *numa_faults = p->numa_faults;
2304         unsigned long flags;
2305         int i;
2306
2307         if (grp) {
2308                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2309                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2310                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2311                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2312
2313                 grp->nr_tasks--;
2314                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2315                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2316                 put_numa_group(grp);
2317         }
2318
2319         p->numa_faults = NULL;
2320         kfree(numa_faults);
2321 }
2322
2323 /*
2324  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2325  */
2326 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2327 {
2328         struct task_struct *p = current;
2329         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2330         int cpu_node = task_node(current);
2331         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2332         struct numa_group *ng;
2333         int priv;
2334
2335         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2336                 return;
2337
2338         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2339         if (!p->mm)
2340                 return;
2341
2342         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2343         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2344                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2345                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2346
2347                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2348                 if (!p->numa_faults)
2349                         return;
2350
2351                 p->total_numa_faults = 0;
2352                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2353         }
2354
2355         /*
2356          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2357          * to be private if the accessing pid has not changed
2358          */
2359         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2360                 priv = 1;
2361         } else {
2362                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2363                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2364                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2365         }
2366
2367         /*
2368          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2369          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2370          * actively using should be counted as local. This allows the
2371          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2372          */
2373         ng = p->numa_group;
2374         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2375                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2376                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2377                 local = 1;
2378
2379         task_numa_placement(p);
2380
2381         /*
2382          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2383          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2384          */
2385         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2386                 numa_migrate_preferred(p);
2387
2388         if (migrated)
2389                 p->numa_pages_migrated += pages;
2390         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2391                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2392
2393         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2394         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2395         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2396 }
2397
2398 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2399 {
2400         /*
2401          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2402          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2403          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2404          * much of an issue though, since this is just used for
2405          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2406          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2407          */
2408         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2409         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2410 }
2411
2412 /*
2413  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2414  * Triggered from task_tick_numa().
2415  */
2416 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2417 {
2418         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2419         struct task_struct *p = current;
2420         struct mm_struct *mm = p->mm;
2421         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2422         struct vm_area_struct *vma;
2423         unsigned long start, end;
2424         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2425         long pages, virtpages;
2426
2427         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2428
2429         work->next = work; /* protect against double add */
2430         /*
2431          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2432          *
2433          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2434          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2435          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2436          * work.
2437          */
2438         if (p->flags & PF_EXITING)
2439                 return;
2440
2441         if (!mm->numa_next_scan) {
2442                 mm->numa_next_scan = now +
2443                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2444         }
2445
2446         /*
2447          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2448          */
2449         migrate = mm->numa_next_scan;
2450         if (time_before(now, migrate))
2451                 return;
2452
2453         if (p->numa_scan_period == 0) {
2454                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2455                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2456         }
2457
2458         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2459         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2460                 return;
2461
2462         /*
2463          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2464          * the next time around.
2465          */
2466         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2467
2468         start = mm->numa_scan_offset;
2469         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2470         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2471         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2472         if (!pages)
2473                 return;
2474
2475
2476         down_read(&mm->mmap_sem);
2477         vma = find_vma(mm, start);
2478         if (!vma) {
2479                 reset_ptenuma_scan(p);
2480                 start = 0;
2481                 vma = mm->mmap;
2482         }
2483         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2484                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2485                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2486                         continue;
2487                 }
2488
2489                 /*
2490                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2491                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2492                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2493                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2494                  */
2495                 if (!vma->vm_mm ||
2496                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2497                         continue;
2498
2499                 /*
2500                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2501                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2502                  */
2503                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2504                         continue;
2505
2506                 do {
2507                         start = max(start, vma->vm_start);
2508                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2509                         end = min(end, vma->vm_end);
2510                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2511
2512                         /*
2513                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2514                          * hpages that have at least one present PTE that
2515                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2516                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2517                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2518                          * areas faster.
2519                          */
2520                         if (nr_pte_updates)
2521                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2522                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2523
2524                         start = end;
2525                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2526                                 goto out;
2527
2528                         cond_resched();
2529                 } while (end != vma->vm_end);
2530         }
2531
2532 out:
2533         /*
2534          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2535          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2536          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2537          * scanner to the start so check it now.
2538          */
2539         if (vma)
2540                 mm->numa_scan_offset = start;
2541         else
2542                 reset_ptenuma_scan(p);
2543         up_read(&mm->mmap_sem);
2544
2545         /*
2546          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2547          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2548          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2549          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2550          */
2551         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2552                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2553                 p->node_stamp += 32 * diff;
2554         }
2555 }
2556
2557 /*
2558  * Drive the periodic memory faults..
2559  */
2560 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2561 {
2562         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2563         u64 period, now;
2564
2565         /*
2566          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2567          */
2568         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2569                 return;
2570
2571         /*
2572          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2573          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2574          * task needs to have done some actual work before we bother with
2575          * NUMA placement.
2576          */
2577         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2578         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2579
2580         if (now > curr->node_stamp + period) {
2581                 if (!curr->node_stamp)
2582                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2583                 curr->node_stamp += period;
2584
2585                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2586                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2587                         task_work_add(curr, work, true);
2588                 }
2589         }
2590 }
2591 #else
2592 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2593 {
2594 }
2595
2596 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2597 {
2598 }
2599
2600 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2601 {
2602 }
2603 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2604
2605 static void
2606 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2607 {
2608         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2609         if (!parent_entity(se))
2610                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2611 #ifdef CONFIG_SMP
2612         if (entity_is_task(se)) {
2613                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2614
2615                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2616                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2617         }
2618 #endif
2619         cfs_rq->nr_running++;
2620 }
2621
2622 static void
2623 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2624 {
2625         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2626         if (!parent_entity(se))
2627                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2628 #ifdef CONFIG_SMP
2629         if (entity_is_task(se)) {
2630                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2631                 list_del_init(&se->group_node);
2632         }
2633 #endif
2634         cfs_rq->nr_running--;
2635 }
2636
2637 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2638 # ifdef CONFIG_SMP
2639 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2640 {
2641         long tg_weight, load, shares;
2642
2643         /*
2644          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2645          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2646          * the shares for small weight interactive tasks.
2647          */
2648         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2649
2650         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2651
2652         /* Ensure tg_weight >= load */
2653         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2654         tg_weight += load;
2655
2656         shares = (tg->shares * load);
2657         if (tg_weight)
2658                 shares /= tg_weight;
2659
2660         /*
2661          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2662          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2663          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2664          * the group on a CPU.
2665          *
2666          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2667          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2668          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2669          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2670          * instead of 0.
2671          */
2672         if (shares < MIN_SHARES)
2673                 shares = MIN_SHARES;
2674         if (shares > tg->shares)
2675                 shares = tg->shares;
2676
2677         return shares;
2678 }
2679 # else /* CONFIG_SMP */
2680 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2681 {
2682         return tg->shares;
2683 }
2684 # endif /* CONFIG_SMP */
2685
2686 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2687                             unsigned long weight)
2688 {
2689         if (se->on_rq) {
2690                 /* commit outstanding execution time */
2691                 if (cfs_rq->curr == se)
2692                         update_curr(cfs_rq);
2693                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2694         }
2695
2696         update_load_set(&se->load, weight);
2697
2698         if (se->on_rq)
2699                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2700 }
2701
2702 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2703
2704 static void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2705 {
2706         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2707         struct task_group *tg;
2708         long shares;
2709
2710         if (!cfs_rq)
2711                 return;
2712
2713         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
2714                 return;
2715
2716         tg = cfs_rq->tg;
2717
2718 #ifndef CONFIG_SMP
2719         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2720                 return;
2721 #endif
2722         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2723
2724         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2725 }
2726
2727 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2728 static inline void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2729 {
2730 }
2731 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2732
2733 #ifdef CONFIG_SMP
2734 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2735 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2736         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2737         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2738         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2739         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2740         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2741         0x85aac367, 0x82cd8698,
2742 };
2743
2744 /*
2745  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2746  * over-estimates when re-combining.
2747  */
2748 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2749             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2750          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2751         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2752 };
2753
2754 /*
2755  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2756  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2757  * were generated:
2758  */
2759 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2760             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2761         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2762 };
2763
2764 /*
2765  * Approximate:
2766  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2767  */
2768 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2769 {
2770         unsigned int local_n;
2771
2772         if (!n)
2773                 return val;
2774         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2775                 return 0;
2776
2777         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2778         local_n = n;
2779
2780         /*
2781          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2782          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2783          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2784          *
2785          * To achieve constant time decay_load.
2786          */
2787         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2788                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2789                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2790         }
2791
2792         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2793         return val;
2794 }
2795
2796 /*
2797  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2798  * average will be: \Sum 1024*y^n
2799  *
2800  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2801  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2802  */
2803 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2804 {
2805         u32 contrib = 0;
2806
2807         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2808                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2809         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2810                 return LOAD_AVG_MAX;
2811
2812         /* Since n < LOAD_AVG_MAX_N, n/LOAD_AVG_PERIOD < 11 */
2813         contrib = __accumulated_sum_N32[n/LOAD_AVG_PERIOD];
2814         n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2815         contrib = decay_load(contrib, n);
2816         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2817 }
2818
2819 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2820
2821 /*
2822  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2823  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2824  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2825  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2826  *
2827  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2828  *      p0            p1           p2
2829  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2830  *
2831  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2832  *
2833  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2834  * following representation of historical load:
2835  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2836  *
2837  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2838  *   y^32 = 0.5
2839  *
2840  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2841  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2842  * (u_0).
2843  *
2844  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2845  * sum again by y is sufficient to update:
2846  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2847  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2848  */
2849 static __always_inline int
2850 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2851                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2852 {
2853         u64 delta, scaled_delta, periods;
2854         u32 contrib;
2855         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2856         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2857
2858         delta = now - sa->last_update_time;
2859         /*
2860          * This should only happen when time goes backwards, which it
2861          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2862          */
2863         if ((s64)delta < 0) {
2864                 sa->last_update_time = now;
2865                 return 0;
2866         }
2867
2868         /*
2869          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2870          * approximation of 1us and fast to compute.
2871          */
2872         delta >>= 10;
2873         if (!delta)
2874                 return 0;
2875         sa->last_update_time = now;
2876
2877         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2878         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2879
2880         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2881         delta_w = sa->period_contrib;
2882         if (delta + delta_w >= 1024) {
2883                 decayed = 1;
2884
2885                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2886                 sa->period_contrib = 0;
2887
2888                 /*
2889                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2890                  * out how much from delta we need to complete the current
2891                  * period and accrue it.
2892                  */
2893                 delta_w = 1024 - delta_w;
2894                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2895                 if (weight) {
2896                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2897                         if (cfs_rq) {
2898                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2899                                                 weight * scaled_delta_w;
2900                         }
2901                 }
2902                 if (running)
2903                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2904
2905                 delta -= delta_w;
2906
2907                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2908                 periods = delta / 1024;
2909                 delta %= 1024;
2910
2911                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2912                 if (cfs_rq) {
2913                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2914                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2915                 }
2916                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2917
2918                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2919                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2920                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2921                 if (weight) {
2922                         sa->load_sum += weight * contrib;
2923                         if (cfs_rq)
2924                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2925                 }
2926                 if (running)
2927                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2928         }
2929
2930         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2931         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2932         if (weight) {
2933                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2934                 if (cfs_rq)
2935                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2936         }
2937         if (running)
2938                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2939
2940         sa->period_contrib += delta;
2941
2942         if (decayed) {
2943                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2944                 if (cfs_rq) {
2945                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2946                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2947                 }
2948                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2949         }
2950
2951         return decayed;
2952 }
2953
2954 /*
2955  * Signed add and clamp on underflow.
2956  *
2957  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2958  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2959  * values.
2960  */
2961 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2962         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2963         typeof(_val) val = (_val);                              \
2964         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2965                                                                 \
2966         res = var + val;                                        \
2967                                                                 \
2968         if (val < 0 && res > var)                               \
2969                 res = 0;                                        \
2970                                                                 \
2971         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2972 } while (0)
2973
2974 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2975 /**
2976  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
2977  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
2978  * @force: update regardless of how small the difference
2979  *
2980  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
2981  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
2982  * considerations.
2983  *
2984  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
2985  * differential update where we store the last value we propagated. This in
2986  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
2987  *
2988  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share() (which is
2989  * done) and effective_load() (which is not done because it is too costly).
2990  */
2991 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2992 {
2993         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2994
2995         /*
2996          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2997          */
2998         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2999                 return;
3000
3001         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3002                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3003                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3004         }
3005 }
3006
3007 /*
3008  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
3009  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3010  * including the state of rq->lock, should be made.
3011  */
3012 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3013                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3014 {
3015         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3016                 return;
3017
3018         /*
3019          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3020          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3021          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3022          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3023          * the wakee more load sounds not bad.
3024          */
3025         if (se->avg.last_update_time && prev) {
3026                 u64 p_last_update_time;
3027                 u64 n_last_update_time;
3028
3029 #ifndef CONFIG_64BIT
3030                 u64 p_last_update_time_copy;
3031                 u64 n_last_update_time_copy;
3032
3033                 do {
3034                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3035                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3036
3037                         smp_rmb();
3038
3039                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3040                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3041
3042                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3043                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3044 #else
3045                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3046                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3047 #endif
3048                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
3049                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
3050                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3051         }
3052 }
3053
3054 /* Take into account change of utilization of a child task group */
3055 static inline void
3056 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3057 {
3058         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3059         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3060
3061         /* Nothing to update */
3062         if (!delta)
3063                 return;
3064
3065         /* Set new sched_entity's utilization */
3066         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3067         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3068
3069         /* Update parent cfs_rq utilization */
3070         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3071         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3072 }
3073
3074 /* Take into account change of load of a child task group */
3075 static inline void
3076 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3077 {
3078         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3079         long delta, load = gcfs_rq->avg.load_avg;
3080
3081         /*
3082          * If the load of group cfs_rq is null, the load of the
3083          * sched_entity will also be null so we can skip the formula
3084          */
3085         if (load) {
3086                 long tg_load;
3087
3088                 /* Get tg's load and ensure tg_load > 0 */
3089                 tg_load = atomic_long_read(&gcfs_rq->tg->load_avg) + 1;
3090
3091                 /* Ensure tg_load >= load and updated with current load*/
3092                 tg_load -= gcfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3093                 tg_load += load;
3094
3095                 /*
3096                  * We need to compute a correction term in the case that the
3097                  * task group is consuming more CPU than a task of equal
3098                  * weight. A task with a weight equals to tg->shares will have
3099                  * a load less or equal to scale_load_down(tg->shares).
3100                  * Similarly, the sched_entities that represent the task group
3101                  * at parent level, can't have a load higher than
3102                  * scale_load_down(tg->shares). And the Sum of sched_entities'
3103                  * load must be <= scale_load_down(tg->shares).
3104                  */
3105                 if (tg_load > scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares)) {
3106                         /* scale gcfs_rq's load into tg's shares*/
3107                         load *= scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares);
3108                         load /= tg_load;
3109                 }
3110         }
3111
3112         delta = load - se->avg.load_avg;
3113
3114         /* Nothing to update */
3115         if (!delta)
3116                 return;
3117
3118         /* Set new sched_entity's load */
3119         se->avg.load_avg = load;
3120         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3121
3122         /* Update parent cfs_rq load */
3123         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3124         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3125
3126         /*
3127          * If the sched_entity is already enqueued, we also have to update the
3128          * runnable load avg.
3129          */
3130         if (se->on_rq) {
3131                 /* Update parent cfs_rq runnable_load_avg */
3132                 add_positive(&cfs_rq->runnable_load_avg, delta);
3133                 cfs_rq->runnable_load_sum = cfs_rq->runnable_load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3134         }
3135 }
3136
3137 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq)
3138 {
3139         cfs_rq->propagate_avg = 1;
3140 }
3141
3142 static inline int test_and_clear_tg_cfs_propagate(struct sched_entity *se)
3143 {
3144         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
3145
3146         if (!cfs_rq->propagate_avg)
3147                 return 0;
3148
3149         cfs_rq->propagate_avg = 0;
3150         return 1;
3151 }
3152
3153 /* Update task and its cfs_rq load average */
3154 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3155 {
3156         struct cfs_rq *cfs_rq;
3157
3158         if (entity_is_task(se))
3159                 return 0;
3160
3161         if (!test_and_clear_tg_cfs_propagate(se))
3162                 return 0;
3163
3164         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3165
3166         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3167
3168         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se);
3169         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se);
3170
3171         return 1;
3172 }
3173
3174 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3175
3176 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3177
3178 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3179 {
3180         return 0;
3181 }
3182
3183 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3184
3185 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3186
3187 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
3188 {
3189         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
3190                 /*
3191                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3192                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3193                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
3194                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
3195                  * the next tick/schedule should update.
3196                  *
3197                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3198                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3199                  * number include things like RT tasks.
3200                  *
3201                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3202                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3203                  *
3204                  * See cpu_util().
3205                  */
3206                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
3207         }
3208 }
3209
3210 /*
3211  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3212  *
3213  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3214  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3215  * values.
3216  */
3217 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3218         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3219         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3220         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3221         res = var - val;                                        \
3222         if (res > var)                                          \
3223                 res = 0;                                        \
3224         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3225 } while (0)
3226
3227 /**
3228  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3229  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3230  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3231  * @update_freq: should we call cfs_rq_util_change() or will the call do so
3232  *
3233  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3234  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3235  * post_init_entity_util_avg().
3236  *
3237  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3238  *
3239  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3240  *
3241  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3242  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3243  */
3244 static inline int
3245 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3246 {
3247         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3248         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
3249
3250         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3251                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3252                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3253                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3254                 removed_load = 1;
3255                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3256         }
3257
3258         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3259                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3260                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3261                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3262                 removed_util = 1;
3263                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3264         }
3265
3266         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3267                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
3268
3269 #ifndef CONFIG_64BIT
3270         smp_wmb();
3271         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3272 #endif
3273
3274         if (update_freq && (decayed || removed_util))
3275                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3276
3277         return decayed || removed_load;
3278 }
3279
3280 /*
3281  * Optional action to be done while updating the load average
3282  */
3283 #define UPDATE_TG       0x1
3284 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3285
3286 /* Update task and its cfs_rq load average */
3287 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int flags)
3288 {
3289         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3290         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3291         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3292         int cpu = cpu_of(rq);
3293         int decayed;
3294
3295         /*
3296          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3297          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3298          */
3299         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD)) {
3300                 __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
3301                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3302                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3303         }
3304
3305         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true);
3306         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3307
3308         if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3309                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3310 }
3311
3312 /**
3313  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3314  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3315  * @se: sched_entity to attach
3316  *
3317  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3318  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3319  */
3320 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3321 {
3322         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3323         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3324         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3325         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3326         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3327         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3328
3329         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3330 }
3331
3332 /**
3333  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3334  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3335  * @se: sched_entity to detach
3336  *
3337  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3338  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3339  */
3340 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3341 {
3342
3343         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3344         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3345         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3346         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3347         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3348
3349         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3350 }
3351
3352 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3353 static inline void
3354 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3355 {
3356         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3357
3358         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3359         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3360
3361         if (!sa->last_update_time) {
3362                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3363                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3364         }
3365 }
3366
3367 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3368 static inline void
3369 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3370 {
3371         cfs_rq->runnable_load_avg =
3372                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3373         cfs_rq->runnable_load_sum =
3374                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3375 }
3376
3377 #ifndef CONFIG_64BIT
3378 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3379 {
3380         u64 last_update_time_copy;
3381         u64 last_update_time;
3382
3383         do {
3384                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3385                 smp_rmb();
3386                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3387         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3388
3389         return last_update_time;
3390 }
3391 #else
3392 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3393 {
3394         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3395 }
3396 #endif
3397
3398 /*
3399  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3400  * the previous rq.
3401  */
3402 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3403 {
3404         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3405         u64 last_update_time;
3406
3407         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3408         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3409 }
3410
3411 /*
3412  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3413  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3414  */
3415 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3416 {
3417         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3418
3419         /*
3420          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3421          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3422          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3423          *
3424          * Similarly for groups, they will have passed through
3425          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3426          * calls this.
3427          */
3428
3429         sync_entity_load_avg(se);
3430         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3431         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3432 }
3433
3434 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3435 {
3436         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3437 }
3438
3439 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3440 {
3441         return cfs_rq->avg.load_avg;
3442 }
3443
3444 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3445
3446 #else /* CONFIG_SMP */
3447
3448 static inline int
3449 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3450 {
3451         return 0;
3452 }
3453
3454 #define UPDATE_TG       0x0
3455 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3456
3457 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used1)
3458 {
3459         cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq_of(se)), 0);
3460 }
3461
3462 static inline void
3463 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3464 static inline void
3465 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3466 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3467
3468 static inline void
3469 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3470 static inline void
3471 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3472
3473 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3474 {
3475         return 0;
3476 }
3477
3478 #endif /* CONFIG_SMP */
3479
3480 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3481 {
3482 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3483         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3484
3485         if (d < 0)
3486                 d = -d;
3487
3488         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3489                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3490 #endif
3491 }
3492
3493 static void
3494 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3495 {
3496         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3497
3498         /*
3499          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3500          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3501          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3502          * stays open at the end.
3503          */
3504         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3505                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3506
3507         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3508         if (!initial) {
3509                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3510
3511                 /*
3512                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3513                  * for a gentler effect of sleepers:
3514                  */
3515                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3516                         thresh >>= 1;
3517
3518                 vruntime -= thresh;
3519         }
3520
3521         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3522         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3523 }
3524
3525 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3526
3527 static inline void check_schedstat_required(void)
3528 {
3529 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3530         if (schedstat_enabled())
3531                 return;
3532
3533         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3534         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3535                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3536                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3537                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3538                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3539                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3540                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3541                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3542                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3543         }
3544 #endif
3545 }
3546
3547
3548 /*
3549  * MIGRATION
3550  *
3551  *      dequeue
3552  *        update_curr()
3553  *          update_min_vruntime()
3554  *        vruntime -= min_vruntime
3555  *
3556  *      enqueue
3557  *        update_curr()
3558  *          update_min_vruntime()
3559  *        vruntime += min_vruntime
3560  *
3561  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3562  * min_vruntime are up-to-date.
3563  *
3564  * WAKEUP (remote)
3565  *
3566  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3567  *        vruntime -= min_vruntime
3568  *
3569  *      enqueue
3570  *        update_curr()
3571  *          update_min_vruntime()
3572  *        vruntime += min_vruntime
3573  *
3574  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3575  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3576  */
3577
3578 static void
3579 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3580 {
3581         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3582         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3583
3584         /*
3585          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3586          * update_curr().
3587          */
3588         if (renorm && curr)
3589                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3590
3591         update_curr(cfs_rq);
3592
3593         /*
3594          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3595          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3596          * placed in the past could significantly boost this task to the
3597          * fairness detriment of existing tasks.
3598          */
3599         if (renorm && !curr)
3600                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3601
3602         /*
3603          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3604          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3605          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3606          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3607          *     its group cfs_rq
3608          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3609          */
3610         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3611         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3612         update_cfs_shares(se);
3613         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3614
3615         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3616                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3617
3618         check_schedstat_required();
3619         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3620         check_spread(cfs_rq, se);
3621         if (!curr)
3622                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3623         se->on_rq = 1;
3624
3625         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3626                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3627                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3628         }
3629 }
3630
3631 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3632 {
3633         for_each_sched_entity(se) {
3634                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3635                 if (cfs_rq->last != se)
3636                         break;
3637
3638                 cfs_rq->last = NULL;
3639         }
3640 }
3641
3642 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3643 {
3644         for_each_sched_entity(se) {
3645                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3646                 if (cfs_rq->next != se)
3647                         break;
3648
3649                 cfs_rq->next = NULL;
3650         }
3651 }
3652
3653 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3654 {
3655         for_each_sched_entity(se) {
3656                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3657                 if (cfs_rq->skip != se)
3658                         break;
3659
3660                 cfs_rq->skip = NULL;
3661         }
3662 }
3663
3664 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3665 {
3666         if (cfs_rq->last == se)
3667                 __clear_buddies_last(se);
3668
3669         if (cfs_rq->next == se)
3670                 __clear_buddies_next(se);
3671
3672         if (cfs_rq->skip == se)
3673                 __clear_buddies_skip(se);
3674 }
3675
3676 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3677
3678 static void
3679 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3680 {
3681         /*
3682          * Update run-time statistics of the 'current'.
3683          */
3684         update_curr(cfs_rq);
3685
3686         /*
3687          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3688          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3689          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3690          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3691          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3692          *     of its group cfs_rq.
3693          */
3694         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3695         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3696
3697         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3698
3699         clear_buddies(cfs_rq, se);
3700
3701         if (se != cfs_rq->curr)
3702                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3703         se->on_rq = 0;
3704         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3705
3706         /*
3707          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
3708          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
3709          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
3710          * can move min_vruntime forward still more.
3711          */
3712         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3713                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3714
3715         /* return excess runtime on last dequeue */
3716         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3717
3718         update_cfs_shares(se);
3719
3720         /*
3721          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
3722          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
3723          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
3724          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
3725          */
3726         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
3727                 update_min_vruntime(cfs_rq);
3728 }
3729
3730 /*
3731  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3732  */
3733 static void
3734 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3735 {
3736         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3737         struct sched_entity *se;
3738         s64 delta;
3739
3740         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3741         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3742         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3743                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3744                 /*
3745                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3746                  * re-elected due to buddy favours.
3747                  */
3748                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3749                 return;
3750         }
3751
3752         /*
3753          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3754          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3755          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3756          */
3757         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3758                 return;
3759
3760         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3761         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3762
3763         if (delta < 0)
3764                 return;
3765
3766         if (delta > ideal_runtime)
3767                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3768 }
3769
3770 static void
3771 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3772 {
3773         /* 'current' is not kept within the tree. */
3774         if (se->on_rq) {
3775                 /*
3776                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3777                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3778                  * runqueue.
3779                  */
3780                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3781                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3782                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3783         }
3784
3785         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3786         cfs_rq->curr = se;
3787
3788         /*
3789          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3790          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3791          * when there are only lesser-weight tasks around):
3792          */
3793         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3794                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
3795                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
3796                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
3797         }
3798
3799         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3800 }
3801
3802 static int
3803 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3804
3805 /*
3806  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3807  * 1) keep things fair between processes/task groups
3808  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3809  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3810  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3811  */
3812 static struct sched_entity *
3813 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3814 {
3815         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3816         struct sched_entity *se;
3817
3818         /*
3819          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3820          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3821          */
3822         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3823                 left = curr;
3824
3825         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3826
3827         /*
3828          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3829          * be done without getting too unfair.
3830          */
3831         if (cfs_rq->skip == se) {
3832                 struct sched_entity *second;
3833
3834                 if (se == curr) {
3835                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3836                 } else {
3837                         second = __pick_next_entity(se);
3838                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3839                                 second = curr;
3840                 }
3841
3842                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3843                         se = second;
3844         }
3845
3846         /*
3847          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3848          */
3849         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3850                 se = cfs_rq->last;
3851
3852         /*
3853          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3854          */
3855         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3856                 se = cfs_rq->next;
3857
3858         clear_buddies(cfs_rq, se);
3859
3860         return se;
3861 }
3862
3863 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3864
3865 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3866 {
3867         /*
3868          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3869          * was not called and update_curr() has to be done:
3870          */
3871         if (prev->on_rq)
3872                 update_curr(cfs_rq);
3873
3874         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3875         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3876
3877         check_spread(cfs_rq, prev);
3878
3879         if (prev->on_rq) {
3880                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3881                 /* Put 'current' back into the tree. */
3882                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3883                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3884                 update_load_avg(prev, 0);
3885         }
3886         cfs_rq->curr = NULL;
3887 }
3888
3889 static void
3890 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3891 {
3892         /*
3893          * Update run-time statistics of the 'current'.
3894          */
3895         update_curr(cfs_rq);
3896
3897         /*
3898          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3899          */
3900         update_load_avg(curr, UPDATE_TG);
3901         update_cfs_shares(curr);
3902
3903 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3904         /*
3905          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3906          * validating it and just reschedule.
3907          */
3908         if (queued) {
3909                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3910                 return;
3911         }
3912         /*
3913          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3914          */
3915         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3916                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3917                 return;
3918 #endif
3919
3920         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3921                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3922 }
3923
3924
3925 /**************************************************
3926  * CFS bandwidth control machinery
3927  */
3928
3929 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3930
3931 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3932 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3933
3934 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3935 {
3936         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3937 }
3938
3939 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3940 {
3941         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3942 }
3943
3944 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3945 {
3946         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3947 }
3948 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3949 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3950 {
3951         return true;
3952 }
3953
3954 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3955 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3956 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3957
3958 /*
3959  * default period for cfs group bandwidth.
3960  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3961  */
3962 static inline u64 default_cfs_period(void)
3963 {
3964         return 100000000ULL;
3965 }
3966
3967 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3968 {
3969         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3970 }
3971
3972 /*
3973  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3974  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3975  * additional synchronization around rq->lock.
3976  *
3977  * requires cfs_b->lock
3978  */
3979 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3980 {
3981         u64 now;
3982
3983         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3984                 return;
3985
3986         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3987         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3988         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3989 }
3990
3991 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3992 {
3993         return &tg->cfs_bandwidth;
3994 }
3995
3996 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3997 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3998 {
3999         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4000                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4001
4002         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4003 }
4004
4005 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4006 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4007 {
4008         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4009         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4010         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4011
4012         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4013         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4014
4015         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4016         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4017                 amount = min_amount;
4018         else {
4019                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4020
4021                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4022                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4023                         cfs_b->runtime -= amount;
4024                         cfs_b->idle = 0;
4025                 }
4026         }
4027         expires = cfs_b->runtime_expires;
4028         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4029
4030         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4031         /*
4032          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4033          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4034          * issued.
4035          */
4036         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
4037                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4038
4039         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4040 }
4041
4042 /*
4043  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4044  * fact that rq->clock snapshots this value.
4045  */
4046 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4047 {
4048         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4049
4050         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4051         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4052                 return;
4053
4054         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4055                 return;
4056
4057         /*
4058          * If the local deadline has passed we have to consider the
4059          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4060          * has not truly expired.
4061          *
4062          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4063          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
4064          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
4065          * exact equality, so a partial write will still work.
4066          */
4067
4068         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
4069                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4070                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4071         } else {
4072                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4073                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4074         }
4075 }
4076
4077 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4078 {
4079         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4080         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4081         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4082
4083         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4084                 return;
4085
4086         /*
4087          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4088          * hierarchy can be throttled
4089          */
4090         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4091                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4092 }
4093
4094 static __always_inline
4095 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4096 {
4097         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4098                 return;
4099
4100         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4101 }
4102
4103 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4104 {
4105         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4106 }
4107
4108 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4109 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4110 {
4111         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4112 }
4113
4114 /*
4115  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4116  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4117  * load-balance operations.
4118  */
4119 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4120                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4121 {
4122         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4123
4124         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4125         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4126
4127         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4128                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4129 }
4130
4131 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4132 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4133 {
4134         struct rq *rq = data;
4135         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4136
4137         cfs_rq->throttle_count--;
4138         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4139                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4140                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4141                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4142         }
4143
4144         return 0;
4145 }
4146
4147 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4148 {
4149         struct rq *rq = data;
4150         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4151
4152         /* group is entering throttled state, stop time */
4153         if (!cfs_rq->throttle_count)
4154                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4155         cfs_rq->throttle_count++;
4156
4157         return 0;
4158 }
4159
4160 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4161 {
4162         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4163         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4164         struct sched_entity *se;
4165         long task_delta, dequeue = 1;
4166         bool empty;
4167
4168         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4169
4170         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4171         rcu_read_lock();
4172         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4173         rcu_read_unlock();
4174
4175         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4176         for_each_sched_entity(se) {
4177                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4178                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4179                 if (!se->on_rq)
4180                         break;
4181
4182                 if (dequeue)
4183                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4184                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4185
4186                 if (qcfs_rq->load.weight)
4187                         dequeue = 0;
4188         }
4189
4190         if (!se)
4191                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4192
4193         cfs_rq->throttled = 1;
4194         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4195         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4196         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4197
4198         /*
4199          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4200          * distribute_cfs_runtime will not see us
4201          */
4202         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4203
4204         /*
4205          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4206          * timer is running.
4207          */
4208         if (empty)
4209                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4210
4211         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4212 }
4213
4214 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4215 {
4216         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4217         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4218         struct sched_entity *se;
4219         int enqueue = 1;
4220         long task_delta;
4221
4222         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4223
4224         cfs_rq->throttled = 0;
4225
4226         update_rq_clock(rq);
4227
4228         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4229         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4230         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4231         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4232
4233         /* update hierarchical throttle state */
4234         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4235
4236         if (!cfs_rq->load.weight)
4237                 return;
4238
4239         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4240         for_each_sched_entity(se) {
4241                 if (se->on_rq)
4242                         enqueue = 0;
4243
4244                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4245                 if (enqueue)
4246                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4247                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4248
4249                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4250                         break;
4251         }
4252
4253         if (!se)
4254                 add_nr_running(rq, task_delta);
4255
4256         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4257         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4258                 resched_curr(rq);
4259 }
4260
4261 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4262                 u64 remaining, u64 expires)
4263 {
4264         struct cfs_rq *cfs_rq;
4265         u64 runtime;
4266         u64 starting_runtime = remaining;
4267
4268         rcu_read_lock();
4269         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4270                                 throttled_list) {
4271                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4272
4273                 raw_spin_lock(&rq->lock);
4274                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4275                         goto next;
4276
4277                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4278                 if (runtime > remaining)
4279                         runtime = remaining;
4280                 remaining -= runtime;
4281
4282                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4283                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4284
4285                 /* we check whether we're throttled above */
4286                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4287                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4288
4289 next:
4290                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
4291
4292                 if (!remaining)
4293                         break;
4294         }
4295         rcu_read_unlock();
4296
4297         return starting_runtime - remaining;
4298 }
4299
4300 /*
4301  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4302  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4303  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4304  * used to track this state.
4305  */
4306 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4307 {
4308         u64 runtime, runtime_expires;
4309         int throttled;
4310
4311         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4312         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4313                 goto out_deactivate;
4314
4315         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4316         cfs_b->nr_periods += overrun;
4317
4318         /*
4319          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4320          * we're going inactive then everything else can be deferred
4321          */
4322         if (cfs_b->idle && !throttled)
4323                 goto out_deactivate;
4324
4325         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4326
4327         if (!throttled) {
4328                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4329                 cfs_b->idle = 1;
4330                 return 0;
4331         }
4332
4333         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4334         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4335
4336         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4337
4338         /*
4339          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4340          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4341          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4342          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4343          * only by limited amounts in that extreme case.
4344          */
4345         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4346                 runtime = cfs_b->runtime;
4347                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4348                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4349                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4350                                                  runtime_expires);
4351                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4352
4353                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4354
4355                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4356         }
4357
4358         /*
4359          * While we are ensured activity in the period following an
4360          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4361          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4362          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4363          */
4364         cfs_b->idle = 0;
4365
4366         return 0;
4367
4368 out_deactivate:
4369         return 1;
4370 }
4371
4372 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4373 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4374 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4375 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4376 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4377 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4378
4379 /*
4380  * Are we near the end of the current quota period?
4381  *
4382  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4383  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4384  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4385  */
4386 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4387 {
4388         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4389         u64 remaining;
4390
4391         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4392         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4393                 return 1;
4394
4395         /* is a quota refresh about to occur? */
4396         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4397         if (remaining < min_expire)
4398                 return 1;
4399
4400         return 0;
4401 }
4402
4403 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4404 {
4405         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4406
4407         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4408         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4409                 return;
4410
4411         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4412                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4413                         HRTIMER_MODE_REL);
4414 }
4415
4416 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4417 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4418 {
4419         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4420         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4421
4422         if (slack_runtime <= 0)
4423                 return;
4424
4425         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4426         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4427             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4428                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4429
4430                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4431                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4432                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4433                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4434         }
4435         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4436
4437         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4438         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4439 }
4440
4441 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4442 {
4443         if (!cfs_bandwidth_used())
4444                 return;
4445
4446         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4447                 return;
4448
4449         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4450 }
4451
4452 /*
4453  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4454  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4455  */
4456 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4457 {
4458         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4459         u64 expires;
4460
4461         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4462         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4463         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4464                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4465                 return;
4466         }
4467
4468         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4469                 runtime = cfs_b->runtime;
4470
4471         expires = cfs_b->runtime_expires;
4472         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4473
4474         if (!runtime)
4475                 return;
4476
4477         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4478
4479         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4480         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4481                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4482         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4483 }
4484
4485 /*
4486  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4487  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4488  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4489  */
4490 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4491 {
4492         if (!cfs_bandwidth_used())
4493                 return;
4494
4495         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4496         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4497                 return;
4498
4499         /* ensure the group is not already throttled */
4500         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4501                 return;
4502
4503         /* update runtime allocation */
4504         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4505         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4506                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4507 }
4508
4509 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4510 {
4511         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4512
4513         if (!cfs_bandwidth_used())
4514                 return;
4515
4516         if (!tg->parent)
4517                 return;
4518
4519         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4520         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4521
4522         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4523         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4524 }
4525
4526 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4527 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4528 {
4529         if (!cfs_bandwidth_used())
4530                 return false;
4531
4532         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4533                 return false;
4534
4535         /*
4536          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4537          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4538          */
4539         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4540                 return true;
4541
4542         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4543         return true;
4544 }
4545
4546 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4547 {
4548         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4549                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4550
4551         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4552
4553         return HRTIMER_NORESTART;
4554 }
4555
4556 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4557 {
4558         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4559                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4560         int overrun;
4561         int idle = 0;
4562
4563         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4564         for (;;) {
4565                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4566                 if (!overrun)
4567                         break;
4568
4569                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4570         }
4571         if (idle)
4572                 cfs_b->period_active = 0;
4573         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4574
4575         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4576 }
4577
4578 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4579 {
4580         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4581         cfs_b->runtime = 0;
4582         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4583         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4584
4585         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4586         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4587         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4588         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4589         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4590 }
4591
4592 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4593 {
4594         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4595         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4596 }
4597
4598 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4599 {
4600         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4601
4602         if (!cfs_b->period_active) {
4603                 cfs_b->period_active = 1;
4604                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4605                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4606         }
4607 }
4608
4609 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4610 {
4611         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4612         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4613                 return;
4614
4615         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4616         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4617 }
4618
4619 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4620 {
4621         struct cfs_rq *cfs_rq;
4622
4623         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4624                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4625
4626                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4627                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4628                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4629         }
4630 }
4631
4632 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4633 {
4634         struct cfs_rq *cfs_rq;
4635
4636         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4637                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4638                         continue;
4639
4640                 /*
4641                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4642                  * there's some valid quota amount
4643                  */
4644                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4645                 /*
4646                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4647                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4648                  */
4649                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4650
4651                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4652                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4653         }
4654 }
4655
4656 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4657 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4658 {
4659         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4660 }
4661
4662 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4663 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4664 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4665 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4666 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4667
4668 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4669 {
4670         return 0;
4671 }
4672
4673 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4674 {
4675         return 0;
4676 }
4677
4678 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4679                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4680 {
4681         return 0;
4682 }
4683
4684 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4685
4686 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4687 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4688 #endif
4689
4690 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4691 {
4692         return NULL;
4693 }
4694 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4695 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4696 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4697
4698 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4699
4700 /**************************************************
4701  * CFS operations on tasks:
4702  */
4703
4704 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4705 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4706 {
4707         struct sched_entity *se = &p->se;
4708         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4709
4710         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4711
4712         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
4713                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4714                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4715                 s64 delta = slice - ran;
4716
4717                 if (delta < 0) {
4718                         if (rq->curr == p)
4719                                 resched_curr(rq);
4720                         return;
4721                 }
4722                 hrtick_start(rq, delta);
4723         }
4724 }
4725
4726 /*
4727  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4728  * current task is from our class and nr_running is low enough
4729  * to matter.
4730  */
4731 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4732 {
4733         struct task_struct *curr = rq->curr;
4734
4735         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4736                 return;
4737
4738         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4739                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4740 }
4741 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4742 static inline void
4743 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4744 {
4745 }
4746
4747 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4748 {
4749 }
4750 #endif
4751
4752 /*
4753  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4754  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4755  * then put the task into the rbtree:
4756  */
4757 static void
4758 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4759 {
4760         struct cfs_rq *cfs_rq;
4761         struct sched_entity *se = &p->se;
4762
4763         /*
4764          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4765          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4766          * passed.
4767          */
4768         if (p->in_iowait)
4769                 cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4770
4771         for_each_sched_entity(se) {
4772                 if (se->on_rq)
4773                         break;
4774                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4775                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4776
4777                 /*
4778                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4779                  *
4780                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4781                  * post the final h_nr_running increment below.
4782                  */
4783                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4784                         break;
4785                 cfs_rq->h_nr_running++;
4786
4787                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4788         }
4789
4790         for_each_sched_entity(se) {
4791                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4792                 cfs_rq->h_nr_running++;
4793
4794                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4795                         break;
4796
4797                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4798                 update_cfs_shares(se);
4799         }
4800
4801         if (!se)
4802                 add_nr_running(rq, 1);
4803
4804         hrtick_update(rq);
4805 }
4806
4807 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4808
4809 /*
4810  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4811  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4812  * update the fair scheduling stats:
4813  */
4814 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4815 {
4816         struct cfs_rq *cfs_rq;
4817         struct sched_entity *se = &p->se;
4818         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4819
4820         for_each_sched_entity(se) {
4821                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4822                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4823
4824                 /*
4825                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4826                  *
4827                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4828                  * post the final h_nr_running decrement below.
4829                 */
4830                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4831                         break;
4832                 cfs_rq->h_nr_running--;
4833
4834                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4835                 if (cfs_rq->load.weight) {
4836                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4837                         se = parent_entity(se);
4838                         /*
4839                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4840                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4841                          */
4842                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4843                                 set_next_buddy(se);
4844                         break;
4845                 }
4846                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4847         }
4848
4849         for_each_sched_entity(se) {
4850                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4851                 cfs_rq->h_nr_running--;
4852
4853                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4854                         break;
4855
4856                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4857                 update_cfs_shares(se);
4858         }
4859
4860         if (!se)
4861                 sub_nr_running(rq, 1);
4862
4863         hrtick_update(rq);
4864 }
4865
4866 #ifdef CONFIG_SMP
4867
4868 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
4869 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
4870 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
4871
4872 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4873 /*
4874  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4875  */
4876
4877 /*
4878  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4879  *
4880  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4881  *
4882  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4883  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4884  *
4885  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4886  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4887  *
4888  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4889  *
4890  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4891  *
4892  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4893  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4894  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4895  * fixed_power_int())
4896  *
4897  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4898  */
4899 #define DEGRADE_SHIFT           7
4900
4901 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4902 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4903         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4904         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4905         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4906         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4907         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4908 };
4909
4910 /*
4911  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4912  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4913  * adding any new load.
4914  */
4915 static unsigned long
4916 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4917 {
4918         int j = 0;
4919
4920         if (!missed_updates)
4921                 return load;
4922
4923         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4924                 return 0;
4925
4926         if (idx == 1)
4927                 return load >> missed_updates;
4928
4929         while (missed_updates) {
4930                 if (missed_updates % 2)
4931                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4932
4933                 missed_updates >>= 1;
4934                 j++;
4935         }
4936         return load;
4937 }
4938 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4939
4940 /**
4941  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4942  * @this_rq: The rq to update statistics for
4943  * @this_load: The current load
4944  * @pending_updates: The number of missed updates
4945  *
4946  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4947  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4948  *
4949  * This function computes a decaying average:
4950  *
4951  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4952  *
4953  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4954  * the @pending_updates argument.
4955  *
4956  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4957  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4958  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4959  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4960  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4961  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4962  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4963  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4964  *
4965  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4966  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4967  *
4968  * For regular NOHZ, this reduces to:
4969  *
4970  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4971  *
4972  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4973  * term.
4974  */
4975 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4976                             unsigned long pending_updates)
4977 {
4978         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
4979         int i, scale;
4980
4981         this_rq->nr_load_updates++;
4982
4983         /* Update our load: */
4984         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4985         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4986                 unsigned long old_load, new_load;
4987
4988                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4989
4990                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4991 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4992                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4993                 if (tickless_load) {
4994                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4995                         /*
4996                          * old_load can never be a negative value because a
4997                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4998                          * original tickless_load.
4999                          */
5000                         old_load += tickless_load;
5001                 }
5002 #endif
5003                 new_load = this_load;
5004                 /*
5005                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5006                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5007                  * example.
5008                  */
5009                 if (new_load > old_load)
5010                         new_load += scale - 1;
5011
5012                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5013         }
5014
5015         sched_avg_update(this_rq);
5016 }
5017
5018 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5019 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
5020 {
5021         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
5022 }
5023
5024 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5025 /*
5026  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5027  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
5028  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5029  *
5030  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5031  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5032  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5033  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5034  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5035  *
5036  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5037  */
5038
5039 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5040                                  unsigned long curr_jiffies,
5041                                  unsigned long load)
5042 {
5043         unsigned long pending_updates;
5044
5045         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5046         if (pending_updates) {
5047                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5048                 /*
5049                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5050                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5051                  * its weighted load.
5052                  */
5053                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5054         }
5055 }
5056
5057 /*
5058  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5059  * idle balance.
5060  */
5061 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5062 {
5063         /*
5064          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5065          */
5066         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
5067                 return;
5068
5069         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5070 }
5071
5072 /*
5073  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5074  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5075  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5076  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5077  */
5078 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5079 {
5080         struct rq *this_rq = this_rq();
5081
5082         /*
5083          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5084          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5085          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5086          */
5087         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5088 }
5089
5090 /*
5091  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5092  */
5093 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5094 {
5095         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5096         struct rq *this_rq = this_rq();
5097         unsigned long load;
5098
5099         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5100                 return;
5101
5102         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5103         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
5104         update_rq_clock(this_rq);
5105         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5106         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
5107 }
5108 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5109 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5110                                         unsigned long curr_jiffies,
5111                                         unsigned long load) { }
5112 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5113
5114 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5115 {
5116 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5117         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5118         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5119 #endif
5120         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5121 }
5122
5123 /*
5124  * Called from scheduler_tick()
5125  */
5126 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5127 {
5128         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5129
5130         if (tick_nohz_tick_stopped())
5131                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5132         else
5133                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5134 }
5135
5136 /*
5137  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
5138  * according to the scheduling class and "nice" value.
5139  *
5140  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5141  * balance conservatively.
5142  */
5143 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5144 {
5145         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5146         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5147
5148         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5149                 return total;
5150
5151         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5152 }
5153
5154 /*
5155  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
5156  * according to the scheduling class and "nice" value.
5157  */
5158 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5159 {
5160         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5161         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5162
5163         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5164                 return total;
5165
5166         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5167 }
5168
5169 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5170 {
5171         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5172 }
5173
5174 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5175 {
5176         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5177 }
5178
5179 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5180 {
5181         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5182         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5183         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
5184
5185         if (nr_running)
5186                 return load_avg / nr_running;
5187
5188         return 0;
5189 }
5190
5191 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5192 /*
5193  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
5194  *
5195  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
5196  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
5197  * can calculate the shift in shares.
5198  *
5199  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
5200  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
5201  * total group weight.
5202  *
5203  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
5204  * distribution (s_i) using:
5205  *
5206  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
5207  *
5208  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
5209  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
5210  * shares distribution (s_i):
5211  *
5212  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
5213  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
5214  *
5215  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
5216  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
5217  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
5218  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
5219  *
5220  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
5221  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
5222  *
5223  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
5224  *
5225  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
5226  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
5227  * weight and shares distributions like:
5228  *
5229  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
5230  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
5231  *
5232  * We can then compute the difference in effective weight by using:
5233  *
5234  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
5235  *
5236  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
5237  *
5238  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
5239  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
5240  * 4/7) times the weight of the group.
5241  */
5242 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5243 {
5244         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5245
5246         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
5247                 return wl;
5248
5249         for_each_sched_entity(se) {
5250                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
5251                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5252
5253                 tg = cfs_rq->tg;
5254
5255                 /*
5256                  * W = @wg + \Sum rw_j
5257                  */
5258                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
5259
5260                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
5261                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
5262                 W += w;
5263
5264                 /*
5265                  * w = rw_i + @wl
5266                  */
5267                 w += wl;
5268
5269                 /*
5270                  * wl = S * s'_i; see (2)
5271                  */
5272                 if (W > 0 && w < W)
5273                         wl = (w * (long)scale_load_down(tg->shares)) / W;
5274                 else
5275                         wl = scale_load_down(tg->shares);
5276
5277                 /*
5278                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
5279                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
5280                  * calc_cfs_shares().
5281                  */
5282                 if (wl < MIN_SHARES)
5283                         wl = MIN_SHARES;
5284
5285                 /*
5286                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
5287                  */
5288                 wl -= se->avg.load_avg;
5289
5290                 /*
5291                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
5292                  * the final effective load change on the root group. Since
5293                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
5294                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
5295                  * resulting from this level per the above.
5296                  */
5297                 wg = 0;
5298         }
5299
5300         return wl;
5301 }
5302 #else
5303
5304 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5305 {
5306         return wl;
5307 }
5308
5309 #endif
5310
5311 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5312 {
5313         /*
5314          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5315          * jiffy will not have built up many flips.
5316          */
5317         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5318                 current->wakee_flips >>= 1;
5319                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5320         }
5321
5322         if (current->last_wakee != p) {
5323                 current->last_wakee = p;
5324                 current->wakee_flips++;
5325         }
5326 }
5327
5328 /*
5329  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5330  *
5331  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5332  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5333  *
5334  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5335  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5336  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5337  *
5338  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5339  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5340  *
5341  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5342  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5343  * socket size.
5344  */
5345 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5346 {
5347         unsigned int master = current->wakee_flips;
5348         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5349         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5350
5351         if (master < slave)
5352                 swap(master, slave);
5353         if (slave < factor || master < slave * factor)
5354                 return 0;
5355         return 1;
5356 }
5357
5358 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5359                        int prev_cpu, int sync)
5360 {
5361         s64 this_load, load;
5362         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5363         int idx, this_cpu;
5364         struct task_group *tg;
5365         unsigned long weight;
5366         int balanced;
5367
5368         idx       = sd->wake_idx;
5369         this_cpu  = smp_processor_id();
5370         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5371         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5372
5373         /*
5374          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5375          * effect of the currently running task from the load
5376          * of the current CPU:
5377          */
5378         if (sync) {
5379                 tg = task_group(current);
5380                 weight = current->se.avg.load_avg;
5381
5382                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5383                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5384         }
5385
5386         tg = task_group(p);
5387         weight = p->se.avg.load_avg;
5388
5389         /*
5390          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5391          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5392          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5393          * about that, so that's good too.
5394          *
5395          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5396          * task to be woken on this_cpu.
5397          */
5398         this_eff_load = 100;
5399         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5400
5401         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5402         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5403
5404         if (this_load > 0) {
5405                 this_eff_load *= this_load +
5406                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5407
5408                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5409         }
5410
5411         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5412
5413         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5414
5415         if (!balanced)
5416                 return 0;
5417
5418         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5419         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5420
5421         return 1;
5422 }
5423
5424 static inline int task_util(struct task_struct *p);
5425 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5426
5427 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5428 {
5429         return capacity_orig_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p);
5430 }
5431
5432 /*
5433  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5434  * domain.
5435  */
5436 static struct sched_group *
5437 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5438                   int this_cpu, int sd_flag)
5439 {
5440         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5441         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5442         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX, this_runnable_load = 0;
5443         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = 0;
5444         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5445         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5446         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5447         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5448                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5449
5450         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5451                 load_idx = sd->wake_idx;
5452
5453         do {
5454                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5455                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5456                 int local_group;
5457                 int i;
5458
5459                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5460                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5461                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5462                         continue;
5463
5464                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5465                                                sched_group_cpus(group));
5466
5467                 /*
5468                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5469                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5470                  */
5471                 avg_load = 0;
5472                 runnable_load = 0;
5473                 max_spare_cap = 0;
5474
5475                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5476                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5477                         if (local_group)
5478                                 load = source_load(i, load_idx);
5479                         else
5480                                 load = target_load(i, load_idx);
5481
5482                         runnable_load += load;
5483
5484                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5485
5486                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5487
5488                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5489                                 max_spare_cap = spare_cap;
5490                 }
5491
5492                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5493                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5494                                         group->sgc->capacity;
5495                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5496                                         group->sgc->capacity;
5497
5498                 if (local_group) {
5499                         this_runnable_load = runnable_load;
5500                         this_avg_load = avg_load;
5501                         this_spare = max_spare_cap;
5502                 } else {
5503                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5504                                 /*
5505                                  * The runnable load is significantly smaller
5506                                  * so we can pick this new cpu
5507                                  */
5508                                 min_runnable_load = runnable_load;
5509                                 min_avg_load = avg_load;
5510                                 idlest = group;
5511                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5512                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5513                                 /*
5514                                  * The runnable loads are close so take the
5515                                  * blocked load into account through avg_load.
5516                                  */
5517                                 min_avg_load = avg_load;
5518                                 idlest = group;
5519                         }
5520
5521                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5522                                 most_spare = max_spare_cap;
5523                                 most_spare_sg = group;
5524                         }
5525                 }
5526         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5527
5528         /*
5529          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5530          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5531          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5532          * so we allow for some task stuffing by using
5533          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5534          *
5535          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5536          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5537          * utilization.
5538          */
5539         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5540                 goto skip_spare;
5541
5542         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5543             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5544                 return NULL;
5545
5546         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5547                 return most_spare_sg;
5548
5549 skip_spare:
5550         if (!idlest)
5551                 return NULL;
5552
5553         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5554                 return NULL;
5555
5556         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5557              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5558                 return NULL;
5559
5560         return idlest;
5561 }
5562
5563 /*
5564  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5565  */
5566 static int
5567 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5568 {
5569         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5570         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5571         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5572         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5573         int shallowest_idle_cpu = -1;
5574         int i;
5575
5576         /* Check if we have any choice: */
5577         if (group->group_weight == 1)
5578                 return cpumask_first(sched_group_cpus(group));
5579
5580         /* Traverse only the allowed CPUs */
5581         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5582                 if (idle_cpu(i)) {
5583                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5584                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5585                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5586                                 /*
5587                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5588                                  * has the smallest exit latency irrespective
5589                                  * of any idle timestamp.
5590                                  */
5591                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5592                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5593                                 shallowest_idle_cpu = i;
5594                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5595                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5596                                 /*
5597                                  * If equal or no active idle state, then
5598                                  * the most recently idled CPU might have
5599                                  * a warmer cache.
5600                                  */
5601                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5602                                 shallowest_idle_cpu = i;
5603                         }
5604                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5605                         load = weighted_cpuload(i);
5606                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5607                                 min_load = load;
5608                                 least_loaded_cpu = i;
5609                         }
5610                 }
5611         }
5612
5613         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5614 }
5615
5616 /*
5617  * Implement a for_each_cpu() variant that starts the scan at a given cpu
5618  * (@start), and wraps around.
5619  *
5620  * This is used to scan for idle CPUs; such that not all CPUs looking for an
5621  * idle CPU find the same CPU. The down-side is that tasks tend to cycle
5622  * through the LLC domain.
5623  *
5624  * Especially tbench is found sensitive to this.
5625  */
5626
5627 static int cpumask_next_wrap(int n, const struct cpumask *mask, int start, int *wrapped)
5628 {
5629         int next;
5630
5631 again:
5632         next = find_next_bit(cpumask_bits(mask), nr_cpumask_bits, n+1);
5633
5634         if (*wrapped) {
5635                 if (next >= start)
5636                         return nr_cpumask_bits;
5637         } else {
5638                 if (next >= nr_cpumask_bits) {
5639                         *wrapped = 1;
5640                         n = -1;
5641                         goto again;
5642                 }
5643         }
5644
5645         return next;
5646 }
5647
5648 #define for_each_cpu_wrap(cpu, mask, start, wrap)                               \
5649         for ((wrap) = 0, (cpu) = (start)-1;                                     \
5650                 (cpu) = cpumask_next_wrap((cpu), (mask), (start), &(wrap)),     \
5651                 (cpu) < nr_cpumask_bits; )
5652
5653 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5654
5655 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5656 {
5657         struct sched_domain_shared *sds;
5658
5659         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5660         if (sds)
5661                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5662 }
5663
5664 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5665 {
5666         struct sched_domain_shared *sds;
5667
5668         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5669         if (sds)
5670                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5671
5672         return def;
5673 }
5674
5675 /*
5676  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5677  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5678  *
5679  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5680  * state should be fairly cheap.
5681  */
5682 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5683 {
5684         int core = cpu_of(rq);
5685         int cpu;
5686
5687         rcu_read_lock();
5688         if (test_idle_cores(core, true))
5689                 goto unlock;
5690
5691         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5692                 if (cpu == core)
5693                         continue;
5694
5695                 if (!idle_cpu(cpu))
5696                         goto unlock;
5697         }
5698
5699         set_idle_cores(core, 1);
5700 unlock:
5701         rcu_read_unlock();
5702 }
5703
5704 /*
5705  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5706  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5707  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5708  */
5709 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5710 {
5711         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5712         int core, cpu, wrap;
5713
5714         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5715                 return -1;
5716
5717         if (!test_idle_cores(target, false))
5718                 return -1;
5719
5720         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), tsk_cpus_allowed(p));
5721
5722         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target, wrap) {
5723                 bool idle = true;
5724
5725                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5726                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5727                         if (!idle_cpu(cpu))
5728                                 idle = false;
5729                 }
5730
5731                 if (idle)
5732                         return core;
5733         }
5734
5735         /*
5736          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5737          */
5738         set_idle_cores(target, 0);
5739
5740         return -1;
5741 }
5742
5743 /*
5744  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5745  */
5746 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5747 {
5748         int cpu;
5749
5750         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5751                 return -1;
5752
5753         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5754                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
5755                         continue;
5756                 if (idle_cpu(cpu))
5757                         return cpu;
5758         }
5759
5760         return -1;
5761 }
5762
5763 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5764
5765 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5766 {
5767         return -1;
5768 }
5769
5770 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5771 {
5772         return -1;
5773 }
5774
5775 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5776
5777 /*
5778  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5779  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5780  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5781  */
5782 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5783 {
5784         struct sched_domain *this_sd;
5785         u64 avg_cost, avg_idle = this_rq()->avg_idle;
5786         u64 time, cost;
5787         s64 delta;
5788         int cpu, wrap;
5789
5790         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5791         if (!this_sd)
5792                 return -1;
5793
5794         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost;
5795
5796         /*
5797          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5798          * particularly is sensitive here.
5799          */
5800         if ((avg_idle / 512) < avg_cost)
5801                 return -1;
5802
5803         time = local_clock();
5804
5805         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target, wrap) {
5806                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
5807                         continue;
5808                 if (idle_cpu(cpu))
5809                         break;
5810         }
5811
5812         time = local_clock() - time;
5813         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5814         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5815         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5816
5817         return cpu;
5818 }
5819
5820 /*
5821  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5822  */
5823 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5824 {
5825         struct sched_domain *sd;
5826         int i;
5827
5828         if (idle_cpu(target))
5829                 return target;
5830
5831         /*
5832          * If the previous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5833          */
5834         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5835                 return prev;
5836
5837         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5838         if (!sd)
5839                 return target;
5840
5841         i = select_idle_core(p, sd, target);
5842         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5843                 return i;
5844
5845         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
5846         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5847                 return i;
5848
5849         i = select_idle_smt(p, sd, target);
5850         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5851                 return i;
5852
5853         return target;
5854 }
5855
5856 /*
5857  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5858  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5859  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5860  * CFS task (ie cpu_capacity).
5861  *
5862  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5863  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5864  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5865  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5866  * (arch_scale_freq_capacity()).
5867  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5868  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5869  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5870  *
5871  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5872  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5873  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5874  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5875  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5876  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5877  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5878  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5879  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5880  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5881  */
5882 static int cpu_util(int cpu)
5883 {
5884         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5885         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5886
5887         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5888 }
5889
5890 static inline int task_util(struct task_struct *p)
5891 {
5892         return p->se.avg.util_avg;
5893 }
5894
5895 /*
5896  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
5897  * the waking task p removed.
5898  */
5899 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5900 {
5901         unsigned long util, capacity;
5902
5903         /* Task has no contribution or is new */
5904         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
5905                 return cpu_util(cpu);
5906
5907         capacity = capacity_orig_of(cpu);
5908         util = max_t(long, cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg - task_util(p), 0);
5909
5910         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5911 }
5912
5913 /*
5914  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5915  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5916  *
5917  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5918  * BALANCE_WAKE sort things out.
5919  */
5920 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5921 {
5922         long min_cap, max_cap;
5923
5924         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
5925         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
5926
5927         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
5928         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
5929                 return 0;
5930
5931         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
5932         sync_entity_load_avg(&p->se);
5933
5934         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
5935 }
5936
5937 /*
5938  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5939  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5940  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5941  *
5942  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5943  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5944  *
5945  * Returns the target cpu number.
5946  *
5947  * preempt must be disabled.
5948  */
5949 static int
5950 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5951 {
5952         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5953         int cpu = smp_processor_id();
5954         int new_cpu = prev_cpu;
5955         int want_affine = 0;
5956         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5957
5958         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5959                 record_wakee(p);
5960                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
5961                               && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5962         }
5963
5964         rcu_read_lock();
5965         for_each_domain(cpu, tmp) {
5966                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5967                         break;
5968
5969                 /*
5970                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5971                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5972                  */
5973                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5974                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5975                         affine_sd = tmp;
5976                         break;
5977                 }
5978
5979                 if (tmp->flags & sd_flag)
5980                         sd = tmp;
5981                 else if (!want_affine)
5982                         break;
5983         }
5984
5985         if (affine_sd) {
5986                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5987                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
5988                         new_cpu = cpu;
5989         }
5990
5991         if (!sd) {
5992                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5993                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
5994
5995         } else while (sd) {
5996                 struct sched_group *group;
5997                 int weight;
5998
5999                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6000                         sd = sd->child;
6001                         continue;
6002                 }
6003
6004                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6005                 if (!group) {
6006                         sd = sd->child;
6007                         continue;
6008                 }
6009
6010                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
6011                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
6012                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6013                         sd = sd->child;
6014                         continue;
6015                 }
6016
6017                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6018                 cpu = new_cpu;
6019                 weight = sd->span_weight;
6020                 sd = NULL;
6021                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6022                         if (weight <= tmp->span_weight)
6023                                 break;
6024                         if (tmp->flags & sd_flag)
6025                                 sd = tmp;
6026                 }
6027                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6028         }
6029         rcu_read_unlock();
6030
6031         return new_cpu;
6032 }
6033
6034 /*
6035  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6036  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6037  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6038  */
6039 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6040 {
6041         /*
6042          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6043          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6044          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6045          * the task on the new runqueue.
6046          */
6047         if (p->state == TASK_WAKING) {
6048                 struct sched_entity *se = &p->se;
6049                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6050                 u64 min_vruntime;
6051
6052 #ifndef CONFIG_64BIT
6053                 u64 min_vruntime_copy;
6054
6055                 do {
6056                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6057                         smp_rmb();
6058                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6059                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6060 #else
6061                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6062 #endif
6063
6064                 se->vruntime -= min_vruntime;
6065         }
6066
6067         /*
6068          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
6069          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
6070          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
6071          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6072          * load sounds not bad.
6073          */
6074         remove_entity_load_avg(&p->se);
6075
6076         /* Tell new CPU we are migrated */
6077         p->se.avg.last_update_time = 0;
6078
6079         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6080         p->se.exec_start = 0;
6081 }
6082
6083 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6084 {
6085         remove_entity_load_avg(&p->se);
6086 }
6087 #endif /* CONFIG_SMP */
6088
6089 static unsigned long
6090 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6091 {
6092         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6093
6094         /*
6095          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6096          * to virtual-time in his units.
6097          *
6098          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6099          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6100          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6101          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6102          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6103          *
6104          * This is especially important for buddies when the leftmost
6105          * task is higher priority than the buddy.
6106          */
6107         return calc_delta_fair(gran, se);
6108 }
6109
6110 /*
6111  * Should 'se' preempt 'curr'.
6112  *
6113  *             |s1
6114  *        |s2
6115  *   |s3
6116  *         g
6117  *      |<--->|c
6118  *
6119  *  w(c, s1) = -1
6120  *  w(c, s2) =  0
6121  *  w(c, s3) =  1
6122  *
6123  */
6124 static int
6125 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6126 {
6127         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6128
6129         if (vdiff <= 0)
6130                 return -1;
6131
6132         gran = wakeup_gran(curr, se);
6133         if (vdiff > gran)
6134                 return 1;
6135
6136         return 0;
6137 }
6138
6139 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6140 {
6141         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6142                 return;
6143
6144         for_each_sched_entity(se)
6145                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6146 }
6147
6148 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6149 {
6150         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6151                 return;
6152
6153         for_each_sched_entity(se)
6154                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6155 }
6156
6157 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6158 {
6159         for_each_sched_entity(se)
6160                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6161 }
6162
6163 /*
6164  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6165  */
6166 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6167 {
6168         struct task_struct *curr = rq->curr;
6169         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6170         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6171         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6172         int next_buddy_marked = 0;
6173
6174         if (unlikely(se == pse))
6175                 return;
6176
6177         /*
6178          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6179          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6180          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6181          * next-buddy nomination below.
6182          */
6183         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6184                 return;
6185
6186         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6187                 set_next_buddy(pse);
6188                 next_buddy_marked = 1;
6189         }
6190
6191         /*
6192          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6193          * wake up path.
6194          *
6195          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6196          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6197          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6198          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6199          * below.
6200          */
6201         if (test_tsk_need_resched(curr))
6202                 return;
6203
6204         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6205         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6206             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6207                 goto preempt;
6208
6209         /*
6210          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6211          * is driven by the tick):
6212          */
6213         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6214                 return;
6215
6216         find_matching_se(&se, &pse);
6217         update_curr(cfs_rq_of(se));
6218         BUG_ON(!pse);
6219         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6220                 /*
6221                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6222                  * triggering this preemption.
6223                  */
6224                 if (!next_buddy_marked)
6225                         set_next_buddy(pse);
6226                 goto preempt;
6227         }
6228
6229         return;
6230
6231 preempt:
6232         resched_curr(rq);
6233         /*
6234          * Only set the backward buddy when the current task is still
6235          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6236          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6237          * point, either of which can * drop the rq lock.
6238          *
6239          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6240          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6241          */
6242         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6243                 return;
6244
6245         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6246                 set_last_buddy(se);
6247 }
6248
6249 static struct task_struct *
6250 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6251 {
6252         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6253         struct sched_entity *se;
6254         struct task_struct *p;
6255         int new_tasks;
6256
6257 again:
6258 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6259         if (!cfs_rq->nr_running)
6260                 goto idle;
6261
6262         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6263                 goto simple;
6264
6265         /*
6266          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6267          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6268          *
6269          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6270          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6271          */
6272
6273         do {
6274                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6275
6276                 /*
6277                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6278                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6279                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6280                  * forget we've ever seen it.
6281                  */
6282                 if (curr) {
6283                         if (curr->on_rq)
6284                                 update_curr(cfs_rq);
6285                         else
6286                                 curr = NULL;
6287
6288                         /*
6289                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6290                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6291                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
6292                          * be correct.
6293                          */
6294                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
6295                                 goto simple;
6296                 }
6297
6298                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6299                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6300         } while (cfs_rq);
6301
6302         p = task_of(se);
6303
6304         /*
6305          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6306          * is a different task than we started out with, try and touch the
6307          * least amount of cfs_rqs.
6308          */
6309         if (prev != p) {
6310                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6311
6312                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6313                         int se_depth = se->depth;
6314                         int pse_depth = pse->depth;
6315
6316                         if (se_depth <= pse_depth) {
6317                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6318                                 pse = parent_entity(pse);
6319                         }
6320                         if (se_depth >= pse_depth) {
6321                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6322                                 se = parent_entity(se);
6323                         }
6324                 }
6325
6326                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6327                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6328         }
6329
6330         if (hrtick_enabled(rq))
6331                 hrtick_start_fair(rq, p);
6332
6333         return p;
6334 simple:
6335         cfs_rq = &rq->cfs;
6336 #endif
6337
6338         if (!cfs_rq->nr_running)
6339                 goto idle;
6340
6341         put_prev_task(rq, prev);
6342
6343         do {
6344                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6345                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6346                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6347         } while (cfs_rq);
6348
6349         p = task_of(se);
6350
6351         if (hrtick_enabled(rq))
6352                 hrtick_start_fair(rq, p);
6353
6354         return p;
6355
6356 idle:
6357         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6358
6359         /*
6360          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6361          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6362          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6363          */
6364         if (new_tasks < 0)
6365                 return RETRY_TASK;
6366
6367         if (new_tasks > 0)
6368                 goto again;
6369
6370         return NULL;
6371 }
6372
6373 /*
6374  * Account for a descheduled task:
6375  */
6376 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6377 {
6378         struct sched_entity *se = &prev->se;
6379         struct cfs_rq *cfs_rq;
6380
6381         for_each_sched_entity(se) {
6382                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6383                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6384         }
6385 }
6386
6387 /*
6388  * sched_yield() is very simple
6389  *
6390  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6391  */
6392 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6393 {
6394         struct task_struct *curr = rq->curr;
6395         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6396         struct sched_entity *se = &curr->se;
6397
6398         /*
6399          * Are we the only task in the tree?
6400          */
6401         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6402                 return;
6403
6404         clear_buddies(cfs_rq, se);
6405
6406         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6407                 update_rq_clock(rq);
6408                 /*
6409                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6410                  */
6411                 update_curr(cfs_rq);
6412                 /*
6413                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6414                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6415                  * and double the fastpath cost.
6416                  */
6417                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6418         }
6419
6420         set_skip_buddy(se);
6421 }
6422
6423 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6424 {
6425         struct sched_entity *se = &p->se;
6426
6427         /* throttled hierarchies are not runnable */
6428         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6429                 return false;
6430
6431         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6432         set_next_buddy(se);
6433
6434         yield_task_fair(rq);
6435
6436         return true;
6437 }
6438
6439 #ifdef CONFIG_SMP
6440 /**************************************************
6441  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6442  *
6443  * BASICS
6444  *
6445  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6446  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6447  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6448  *
6449  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6450  *
6451  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6452  * W_i,0 is defined as:
6453  *
6454  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6455  *
6456  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6457  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6458  *
6459  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6460  * weight:
6461  *
6462  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6463  *
6464  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6465  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6466  * can also include other factors [XXX].
6467  *
6468  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6469  * directly from (1):
6470  *
6471  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6472  *
6473  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6474  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6475  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6476  *
6477  * [XXX expand on:
6478  *     - infeasible weights;
6479  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6480  *
6481  *
6482  * SCHED DOMAINS
6483  *
6484  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6485  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6486  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6487  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6488  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6489  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6490  * the groups.
6491  *
6492  * This yields:
6493  *
6494  *     log_2 n     1     n
6495  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6496  *     i = 0      2^i   2^i
6497  *                               `- size of each group
6498  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6499  *         |         `- freq
6500  *         `- sum over all levels
6501  *
6502  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6503  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6504  *
6505  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6506  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6507  *
6508  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6509  *
6510  *             log_2 n
6511  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6512  *             k = 0
6513  *
6514  * And you'll find that:
6515  *
6516  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6517  *
6518  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6519  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6520  * of:
6521  *
6522  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6523  *
6524  *
6525  * WORK CONSERVING
6526  *
6527  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6528  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6529  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6530  *
6531  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6532  * time.
6533  *
6534  * [XXX more?]
6535  *
6536  *
6537  * CGROUPS
6538  *
6539  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6540  *
6541  *                                s_k,i
6542  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6543  *                                 S_k
6544  *
6545  * Where
6546  *
6547  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6548  *
6549  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6550  *
6551  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6552  * property.
6553  *
6554  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6555  *      rewrite all of this once again.]
6556  */
6557
6558 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6559
6560 enum fbq_type { regular, remote, all };
6561
6562 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6563 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6564 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6565 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6566
6567 struct lb_env {
6568         struct sched_domain     *sd;
6569
6570         struct rq               *src_rq;
6571         int                     src_cpu;
6572
6573         int                     dst_cpu;
6574         struct rq               *dst_rq;
6575
6576         struct cpumask          *dst_grpmask;
6577         int                     new_dst_cpu;
6578         enum cpu_idle_type      idle;
6579         long                    imbalance;
6580         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6581         struct cpumask          *cpus;
6582
6583         unsigned int            flags;
6584
6585         unsigned int            loop;
6586         unsigned int            loop_break;
6587         unsigned int            loop_max;
6588
6589         enum fbq_type           fbq_type;
6590         struct list_head        tasks;
6591 };
6592
6593 /*
6594  * Is this task likely cache-hot:
6595  */
6596 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6597 {
6598         s64 delta;
6599
6600         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6601
6602         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6603                 return 0;
6604
6605         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6606                 return 0;
6607
6608         /*
6609          * Buddy candidates are cache hot:
6610          */
6611         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6612                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6613                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6614                 return 1;
6615
6616         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6617                 return 1;
6618         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6619                 return 0;
6620
6621         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6622
6623         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6624 }
6625
6626 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6627 /*
6628  * Returns 1, if task migration degrades locality
6629  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6630  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6631  */
6632 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6633 {
6634         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6635         unsigned long src_faults, dst_faults;
6636         int src_nid, dst_nid;
6637
6638         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6639                 return -1;
6640
6641         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6642                 return -1;
6643
6644         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6645         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6646
6647         if (src_nid == dst_nid)
6648                 return -1;
6649
6650         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6651         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6652                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6653                         return 1;
6654                 else
6655                         return -1;
6656         }
6657
6658         /* Encourage migration to the preferred node. */
6659         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6660                 return 0;
6661
6662         if (numa_group) {
6663                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6664                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6665         } else {
6666                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6667                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6668         }
6669
6670         return dst_faults < src_faults;
6671 }
6672
6673 #else
6674 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6675                                              struct lb_env *env)
6676 {
6677         return -1;
6678 }
6679 #endif
6680
6681 /*
6682  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6683  */
6684 static
6685 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6686 {
6687         int tsk_cache_hot;
6688
6689         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6690
6691         /*
6692          * We do not migrate tasks that are:
6693          * 1) throttled_lb_pair, or
6694          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6695          * 3) running (obviously), or
6696          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6697          */
6698         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6699                 return 0;
6700
6701         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6702                 int cpu;
6703
6704                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6705
6706                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6707
6708                 /*
6709                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6710                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6711                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6712                  *
6713                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6714                  * one in current iteration.
6715                  */
6716                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6717                         return 0;
6718
6719                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6720                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6721                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6722                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6723                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6724                                 break;
6725                         }
6726                 }
6727
6728                 return 0;
6729         }
6730
6731         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6732         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6733
6734         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6735                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6736                 return 0;
6737         }
6738
6739         /*
6740          * Aggressive migration if:
6741          * 1) destination numa is preferred
6742          * 2) task is cache cold, or
6743          * 3) too many balance attempts have failed.
6744          */
6745         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6746         if (tsk_cache_hot == -1)
6747                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6748
6749         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6750             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6751                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6752                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
6753                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
6754                 }
6755                 return 1;
6756         }
6757
6758         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6759         return 0;
6760 }
6761
6762 /*
6763  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6764  */
6765 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6766 {
6767         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6768
6769         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6770         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6771         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6772 }
6773
6774 /*
6775  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6776  * part of active balancing operations within "domain".
6777  *
6778  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6779  */
6780 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6781 {
6782         struct task_struct *p, *n;
6783
6784         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6785
6786         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6787                 if (!can_migrate_task(p, env))
6788                         continue;
6789
6790                 detach_task(p, env);
6791
6792                 /*
6793                  * Right now, this is only the second place where
6794                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6795                  * so we can safely collect stats here rather than
6796                  * inside detach_tasks().
6797                  */
6798                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
6799                 return p;
6800         }
6801         return NULL;
6802 }
6803
6804 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6805
6806 /*
6807  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6808  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6809  *
6810  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6811  */
6812 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6813 {
6814         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6815         struct task_struct *p;
6816         unsigned long load;
6817         int detached = 0;
6818
6819         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6820
6821         if (env->imbalance <= 0)
6822                 return 0;
6823
6824         while (!list_empty(tasks)) {
6825                 /*
6826                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6827                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6828                  */
6829                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6830                         break;
6831
6832                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6833
6834                 env->loop++;
6835                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6836                 if (env->loop > env->loop_max)
6837                         break;
6838
6839                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6840                 if (env->loop > env->loop_break) {
6841                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6842                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6843                         break;
6844                 }
6845
6846                 if (!can_migrate_task(p, env))
6847                         goto next;
6848
6849                 load = task_h_load(p);
6850
6851                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6852                         goto next;
6853
6854                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6855                         goto next;
6856
6857                 detach_task(p, env);
6858                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6859
6860                 detached++;
6861                 env->imbalance -= load;
6862
6863 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6864                 /*
6865                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6866                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6867                  * the critical section.
6868                  */
6869                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6870                         break;
6871 #endif
6872
6873                 /*
6874                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6875                  * weighted load.
6876                  */
6877                 if (env->imbalance <= 0)
6878                         break;
6879
6880                 continue;
6881 next:
6882                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6883         }
6884
6885         /*
6886          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6887          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6888          * than inside detach_one_task().
6889          */
6890         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
6891
6892         return detached;
6893 }
6894
6895 /*
6896  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6897  */
6898 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6899 {
6900         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6901
6902         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6903         activate_task(rq, p, 0);
6904         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6905         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6906 }
6907
6908 /*
6909  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6910  * its new rq.
6911  */
6912 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6913 {
6914         raw_spin_lock(&rq->lock);
6915         attach_task(rq, p);
6916         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6917 }
6918
6919 /*
6920  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6921  * new rq.
6922  */
6923 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6924 {
6925         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6926         struct task_struct *p;
6927
6928         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6929
6930         while (!list_empty(tasks)) {
6931                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6932                 list_del_init(&p->se.group_node);
6933
6934                 attach_task(env->dst_rq, p);
6935         }
6936
6937         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6938 }
6939
6940 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6941 static void update_blocked_averages(int cpu)
6942 {
6943         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6944         struct cfs_rq *cfs_rq;
6945         unsigned long flags;
6946
6947         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6948         update_rq_clock(rq);
6949
6950         /*
6951          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6952          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6953          */
6954         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6955                 /* throttled entities do not contribute to load */
6956                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6957                         continue;
6958
6959                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6960                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6961
6962                 /* Propagate pending load changes to the parent */
6963                 if (cfs_rq->tg->se[cpu])
6964                         update_load_avg(cfs_rq->tg->se[cpu], 0);
6965         }
6966         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6967 }
6968
6969 /*
6970  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6971  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6972  * group is a fraction of its parents load.
6973  */
6974 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6975 {
6976         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6977         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6978         unsigned long now = jiffies;
6979         unsigned long load;
6980
6981         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6982                 return;
6983
6984         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6985         for_each_sched_entity(se) {
6986                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6987                 cfs_rq->h_load_next = se;
6988                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6989                         break;
6990         }
6991
6992         if (!se) {
6993                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6994                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6995         }
6996
6997         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6998                 load = cfs_rq->h_load;
6999                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7000                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7001                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7002                 cfs_rq->h_load = load;
7003                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7004         }
7005 }
7006
7007 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7008 {
7009         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7010
7011         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7012         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7013                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7014 }
7015 #else
7016 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7017 {
7018         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7019         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7020         unsigned long flags;
7021
7022         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7023         update_rq_clock(rq);
7024         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
7025         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7026 }
7027
7028 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7029 {
7030         return p->se.avg.load_avg;
7031 }
7032 #endif
7033
7034 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7035
7036 enum group_type {
7037         group_other = 0,
7038         group_imbalanced,
7039         group_overloaded,
7040 };
7041
7042 /*
7043  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7044  */
7045 struct sg_lb_stats {
7046         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7047         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7048         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7049         unsigned long load_per_task;
7050         unsigned long group_capacity;
7051         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7052         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7053         unsigned int idle_cpus;
7054         unsigned int group_weight;
7055         enum group_type group_type;
7056         int group_no_capacity;
7057 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7058         unsigned int nr_numa_running;
7059         unsigned int nr_preferred_running;
7060 #endif
7061 };
7062
7063 /*
7064  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7065  *               during load balancing.
7066  */
7067 struct sd_lb_stats {
7068         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7069         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7070         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7071         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7072         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7073
7074         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7075         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7076 };
7077
7078 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7079 {
7080         /*
7081          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7082          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7083          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7084          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7085          */
7086         *sds = (struct sd_lb_stats){
7087                 .busiest = NULL,
7088                 .local = NULL,
7089                 .total_load = 0UL,
7090                 .total_capacity = 0UL,
7091                 .busiest_stat = {
7092                         .avg_load = 0UL,
7093                         .sum_nr_running = 0,
7094                         .group_type = group_other,
7095                 },
7096         };
7097 }
7098
7099 /**
7100  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7101  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7102  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7103  *
7104  * Return: The load index.
7105  */
7106 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7107                                         enum cpu_idle_type idle)
7108 {
7109         int load_idx;
7110
7111         switch (idle) {
7112         case CPU_NOT_IDLE:
7113                 load_idx = sd->busy_idx;
7114                 break;
7115
7116         case CPU_NEWLY_IDLE:
7117                 load_idx = sd->newidle_idx;
7118                 break;
7119         default:
7120                 load_idx = sd->idle_idx;
7121                 break;
7122         }
7123
7124         return load_idx;
7125 }
7126
7127 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7128 {
7129         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7130         u64 total, used, age_stamp, avg;
7131         s64 delta;
7132
7133         /*
7134          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7135          * we read them once before doing sanity checks on them.
7136          */
7137         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7138         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7139         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7140
7141         if (unlikely(delta < 0))
7142                 delta = 0;
7143
7144         total = sched_avg_period() + delta;
7145
7146         used = div_u64(avg, total);
7147
7148         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7149                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7150
7151         return 1;
7152 }
7153
7154 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7155 {
7156         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7157         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7158
7159         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7160
7161         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7162         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7163
7164         if (!capacity)
7165                 capacity = 1;
7166
7167         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7168         sdg->sgc->capacity = capacity;
7169         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7170 }
7171
7172 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7173 {
7174         struct sched_domain *child = sd->child;
7175         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7176         unsigned long capacity, min_capacity;
7177         unsigned long interval;
7178
7179         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7180         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7181         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7182
7183         if (!child) {
7184                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7185                 return;
7186         }
7187
7188         capacity = 0;
7189         min_capacity = ULONG_MAX;
7190
7191         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7192                 /*
7193                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7194                  * span the current group.
7195                  */
7196
7197                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
7198                         struct sched_group_capacity *sgc;
7199                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7200
7201                         /*
7202                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7203                          * gets here before we've attached the domains to the
7204                          * runqueues.
7205                          *
7206                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7207                          * in update_cpu_capacity().
7208                          *
7209                          * This avoids capacity from being 0 and
7210                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7211                          */
7212                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7213                                 capacity += capacity_of(cpu);
7214                         } else {
7215                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7216                                 capacity += sgc->capacity;
7217                         }
7218
7219                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7220                 }
7221         } else  {
7222                 /*
7223                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7224                  * span the current group.
7225                  */
7226
7227                 group = child->groups;
7228                 do {
7229                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7230
7231                         capacity += sgc->capacity;
7232                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7233                         group = group->next;
7234                 } while (group != child->groups);
7235         }
7236
7237         sdg->sgc->capacity = capacity;
7238         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7239 }
7240
7241 /*
7242  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7243  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7244  * Return true is the capacity is reduced
7245  */
7246 static inline int
7247 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7248 {
7249         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7250                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7251 }
7252
7253 /*
7254  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7255  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
7256  *
7257  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7258  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7259  * Something like:
7260  *
7261  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7262  *              *     * * *
7263  *
7264  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7265  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7266  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7267  *
7268  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7269  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7270  * moving tasks due to affinity constraints.
7271  *
7272  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7273  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7274  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7275  * to create an effective group imbalance.
7276  *
7277  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7278  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7279  * subtle and fragile situation.
7280  */
7281
7282 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7283 {
7284         return group->sgc->imbalance;
7285 }
7286
7287 /*
7288  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7289  * be used by some tasks.
7290  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7291  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7292  * available capacity for CFS tasks.
7293  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7294  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7295  * capacity in meaningful for the load balancer.
7296  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7297  * any benefit for the load balance.
7298  */
7299 static inline bool
7300 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7301 {
7302         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7303                 return true;
7304
7305         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7306                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7307                 return true;
7308
7309         return false;
7310 }
7311
7312 /*
7313  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7314  *  handle.
7315  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7316  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7317  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7318  *  false.
7319  */
7320 static inline bool
7321 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7322 {
7323         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7324                 return false;
7325
7326         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7327                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7328                 return true;
7329
7330         return false;
7331 }
7332
7333 /*
7334  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7335  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7336  */
7337 static inline bool
7338 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7339 {
7340         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7341                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7342 }
7343
7344 static inline enum
7345 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7346                           struct sg_lb_stats *sgs)
7347 {
7348         if (sgs->group_no_capacity)
7349                 return group_overloaded;
7350
7351         if (sg_imbalanced(group))
7352                 return group_imbalanced;
7353
7354         return group_other;
7355 }
7356
7357 /**
7358  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7359  * @env: The load balancing environment.
7360  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7361  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7362  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7363  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7364  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7365  */
7366 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7367                         struct sched_group *group, int load_idx,
7368                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7369                         bool *overload)
7370 {
7371         unsigned long load;
7372         int i, nr_running;
7373
7374         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7375
7376         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7377                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7378
7379                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7380                 if (local_group)
7381                         load = target_load(i, load_idx);
7382                 else
7383                         load = source_load(i, load_idx);
7384
7385                 sgs->group_load += load;
7386                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7387                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7388
7389                 nr_running = rq->nr_running;
7390                 if (nr_running > 1)
7391                         *overload = true;
7392
7393 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7394                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7395                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7396 #endif
7397                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7398                 /*
7399                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7400                  */
7401                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7402                         sgs->idle_cpus++;
7403         }
7404
7405         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7406         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7407         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7408
7409         if (sgs->sum_nr_running)
7410                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7411
7412         sgs->group_weight = group->group_weight;
7413
7414         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7415         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7416 }
7417
7418 /**
7419  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7420  * @env: The load balancing environment.
7421  * @sds: sched_domain statistics
7422  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7423  * @sgs: sched_group statistics
7424  *
7425  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7426  * busiest group.
7427  *
7428  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7429  * busiest group. %false otherwise.
7430  */
7431 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7432                                    struct sd_lb_stats *sds,
7433                                    struct sched_group *sg,
7434                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7435 {
7436         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7437
7438         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7439                 return true;
7440
7441         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7442                 return false;
7443
7444         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7445                 return false;
7446
7447         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7448                 goto asym_packing;
7449
7450         /*
7451          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7452          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7453          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7454          * power/energy consequences are not considered.
7455          */
7456         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7457             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7458                 return false;
7459
7460 asym_packing:
7461         /* This is the busiest node in its class. */
7462         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7463                 return true;
7464
7465         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
7466         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7467                 return true;
7468         /*
7469          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
7470          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
7471          * of lower priority than ourself as busy.
7472          */
7473         if (sgs->sum_nr_running &&
7474             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
7475                 if (!sds->busiest)
7476                         return true;
7477
7478                 /* Prefer to move from lowest priority cpu's work */
7479                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
7480                                       sg->asym_prefer_cpu))
7481                         return true;
7482         }
7483
7484         return false;
7485 }
7486
7487 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7488 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7489 {
7490         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7491                 return regular;
7492         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7493                 return remote;
7494         return all;
7495 }
7496
7497 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7498 {
7499         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7500                 return regular;
7501         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7502                 return remote;
7503         return all;
7504 }
7505 #else
7506 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7507 {
7508         return all;
7509 }
7510
7511 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7512 {
7513         return regular;
7514 }
7515 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7516
7517 /**
7518  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7519  * @env: The load balancing environment.
7520  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7521  */
7522 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7523 {
7524         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7525         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7526         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7527         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7528         bool overload = false;
7529
7530         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7531                 prefer_sibling = 1;
7532
7533         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7534
7535         do {
7536                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7537                 int local_group;
7538
7539                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7540                 if (local_group) {
7541                         sds->local = sg;
7542                         sgs = &sds->local_stat;
7543
7544                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7545                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7546                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7547                 }
7548
7549                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7550                                                 &overload);
7551
7552                 if (local_group)
7553                         goto next_group;
7554
7555                 /*
7556                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7557                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7558                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7559                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7560                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7561                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7562                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7563                  * the tasks on the system).
7564                  */
7565                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7566                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7567                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7568                         sgs->group_no_capacity = 1;
7569                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7570                 }
7571
7572                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7573                         sds->busiest = sg;
7574                         sds->busiest_stat = *sgs;
7575                 }
7576
7577 next_group:
7578                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7579                 sds->total_load += sgs->group_load;
7580                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7581
7582                 sg = sg->next;
7583         } while (sg != env->sd->groups);
7584
7585         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7586                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7587
7588         if (!env->sd->parent) {
7589                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7590                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7591                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7592         }
7593
7594 }
7595
7596 /**
7597  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7598  *                      sched doman.
7599  *
7600  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7601  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7602  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7603  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7604  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7605  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7606  *
7607  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7608  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7609  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7610  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7611  * number.
7612  *
7613  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7614  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7615  *
7616  * @env: The load balancing environment.
7617  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7618  */
7619 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7620 {
7621         int busiest_cpu;
7622
7623         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7624                 return 0;
7625
7626         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7627                 return 0;
7628
7629         if (!sds->busiest)
7630                 return 0;
7631
7632         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
7633         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
7634                 return 0;
7635
7636         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7637                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7638                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7639
7640         return 1;
7641 }
7642
7643 /**
7644  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7645  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7646  *                      load balancing.
7647  * @env: The load balancing environment.
7648  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7649  */
7650 static inline
7651 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7652 {
7653         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7654         unsigned int imbn = 2;
7655         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7656         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7657
7658         local = &sds->local_stat;
7659         busiest = &sds->busiest_stat;
7660
7661         if (!local->sum_nr_running)
7662                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7663         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7664                 imbn = 1;
7665
7666         scaled_busy_load_per_task =
7667                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7668                 busiest->group_capacity;
7669
7670         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7671             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7672                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7673                 return;
7674         }
7675
7676         /*
7677          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7678          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7679          * moving them.
7680          */
7681
7682         capa_now += busiest->group_capacity *
7683                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7684         capa_now += local->group_capacity *
7685                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7686         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7687
7688         /* Amount of load we'd subtract */
7689         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7690                 capa_move += busiest->group_capacity *
7691                             min(busiest->load_per_task,
7692                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7693         }
7694
7695         /* Amount of load we'd add */
7696         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7697             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7698                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7699                       local->group_capacity;
7700         } else {
7701                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7702                       local->group_capacity;
7703         }
7704         capa_move += local->group_capacity *
7705                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7706         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7707
7708         /* Move if we gain throughput */
7709         if (capa_move > capa_now)
7710                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7711 }
7712
7713 /**
7714  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7715  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7716  * @env: load balance environment
7717  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7718  */
7719 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7720 {
7721         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7722         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7723
7724         local = &sds->local_stat;
7725         busiest = &sds->busiest_stat;
7726
7727         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7728                 /*
7729                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7730                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7731                  */
7732                 busiest->load_per_task =
7733                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7734         }
7735
7736         /*
7737          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7738          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7739          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7740          * skipped when updating the busiest sg:
7741          */
7742         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7743             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7744                 env->imbalance = 0;
7745                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7746         }
7747
7748         /*
7749          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7750          */
7751         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7752             local->group_type   == group_overloaded) {
7753                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7754                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7755                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7756                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
7757                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7758                 } else
7759                         load_above_capacity = ~0UL;
7760         }
7761
7762         /*
7763          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7764          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7765          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7766          * we also don't want to reduce the group load below the group
7767          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7768          */
7769         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7770
7771         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7772         env->imbalance = min(
7773                 max_pull * busiest->group_capacity,
7774                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7775         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7776
7777         /*
7778          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7779          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7780          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7781          * moved
7782          */
7783         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7784                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7785 }
7786
7787 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7788
7789 /**
7790  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7791  * if there is an imbalance.
7792  *
7793  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7794  * to restore balance.
7795  *
7796  * @env: The load balancing environment.
7797  *
7798  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7799  */
7800 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7801 {
7802         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7803         struct sd_lb_stats sds;
7804
7805         init_sd_lb_stats(&sds);
7806
7807         /*
7808          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7809          * this level.
7810          */
7811         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7812         local = &sds.local_stat;
7813         busiest = &sds.busiest_stat;
7814
7815         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7816         if (check_asym_packing(env, &sds))
7817                 return sds.busiest;
7818
7819         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7820         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7821                 goto out_balanced;
7822
7823         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7824                                                 / sds.total_capacity;
7825
7826         /*
7827          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7828          * work because they assume all things are equal, which typically
7829          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7830          */
7831         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7832                 goto force_balance;
7833
7834         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7835         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7836             busiest->group_no_capacity)
7837                 goto force_balance;
7838
7839         /*
7840          * If the local group is busier than the selected busiest group
7841          * don't try and pull any tasks.
7842          */
7843         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7844                 goto out_balanced;
7845
7846         /*
7847          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7848          * average load.
7849          */
7850         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7851                 goto out_balanced;
7852
7853         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7854                 /*
7855                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7856                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7857                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7858                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7859                  * might end up to just move the imbalance on another group
7860                  */
7861                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7862                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7863                         goto out_balanced;
7864         } else {
7865                 /*
7866                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7867                  * imbalance_pct to be conservative.
7868                  */
7869                 if (100 * busiest->avg_load <=
7870                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7871                         goto out_balanced;
7872         }
7873
7874 force_balance:
7875         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7876         calculate_imbalance(env, &sds);
7877         return sds.busiest;
7878
7879 out_balanced:
7880         env->imbalance = 0;
7881         return NULL;
7882 }
7883
7884 /*
7885  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7886  */
7887 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7888                                      struct sched_group *group)
7889 {
7890         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7891         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7892         int i;
7893
7894         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7895                 unsigned long capacity, wl;
7896                 enum fbq_type rt;
7897
7898                 rq = cpu_rq(i);
7899                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7900
7901                 /*
7902                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7903                  *  - regular: there are !numa tasks
7904                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7905                  *  - all:     there is no distinction
7906                  *
7907                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7908                  * ignore those when there's better options.
7909                  *
7910                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7911                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7912                  * queue by moving tasks around inside the node.
7913                  *
7914                  * If we cannot move enough load due to this classification
7915                  * the next pass will adjust the group classification and
7916                  * allow migration of more tasks.
7917                  *
7918                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7919                  */
7920                 if (rt > env->fbq_type)
7921                         continue;
7922
7923                 capacity = capacity_of(i);
7924
7925                 wl = weighted_cpuload(i);
7926
7927                 /*
7928                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7929                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7930                  */
7931
7932                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7933                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7934                         continue;
7935
7936                 /*
7937                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7938                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7939                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7940                  * potentially running at a lower capacity.
7941                  *
7942                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7943                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7944                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7945                  * our previous maximum.
7946                  */
7947                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7948                         busiest_load = wl;
7949                         busiest_capacity = capacity;
7950                         busiest = rq;
7951                 }
7952         }
7953
7954         return busiest;
7955 }
7956
7957 /*
7958  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7959  * so long as it is large enough.
7960  */
7961 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7962
7963 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7964 {
7965         struct sched_domain *sd = env->sd;
7966
7967         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7968
7969                 /*
7970                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7971                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
7972                  * highest priority CPUs.
7973                  */
7974                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
7975                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
7976                         return 1;
7977         }
7978
7979         /*
7980          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7981          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7982          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7983          * available on dst_cpu.
7984          */
7985         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7986             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7987                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7988                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7989                         return 1;
7990         }
7991
7992         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7993 }
7994
7995 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7996
7997 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7998 {
7999         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8000         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
8001         int cpu, balance_cpu = -1;
8002
8003         /*
8004          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8005          * to do the newly idle load balance.
8006          */
8007         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8008                 return 1;
8009
8010         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
8011         sg_mask = sched_group_mask(sg);
8012         /* Try to find first idle cpu */
8013         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
8014                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
8015                         continue;
8016
8017                 balance_cpu = cpu;
8018                 break;
8019         }
8020
8021         if (balance_cpu == -1)
8022                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8023
8024         /*
8025          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8026          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8027          */
8028         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8029 }
8030
8031 /*
8032  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8033  * tasks if there is an imbalance.
8034  */
8035 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8036                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8037                         int *continue_balancing)
8038 {
8039         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8040         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8041         struct sched_group *group;
8042         struct rq *busiest;
8043         unsigned long flags;
8044         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8045
8046         struct lb_env env = {
8047                 .sd             = sd,
8048                 .dst_cpu        = this_cpu,
8049                 .dst_rq         = this_rq,
8050                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
8051                 .idle           = idle,
8052                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8053                 .cpus           = cpus,
8054                 .fbq_type       = all,
8055                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8056         };
8057
8058         /*
8059          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
8060          * other cpus in our group
8061          */
8062         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8063                 env.dst_grpmask = NULL;
8064
8065         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
8066
8067         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8068
8069 redo:
8070         if (!should_we_balance(&env)) {
8071                 *continue_balancing = 0;
8072                 goto out_balanced;
8073         }
8074
8075         group = find_busiest_group(&env);
8076         if (!group) {
8077                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8078                 goto out_balanced;
8079         }
8080
8081         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8082         if (!busiest) {
8083                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8084                 goto out_balanced;
8085         }
8086
8087         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8088
8089         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8090
8091         env.src_cpu = busiest->cpu;
8092         env.src_rq = busiest;
8093
8094         ld_moved = 0;
8095         if (busiest->nr_running > 1) {
8096                 /*
8097                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8098                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8099                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8100                  * correctly treated as an imbalance.
8101                  */
8102                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8103                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8104
8105 more_balance:
8106                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8107                 update_rq_clock(busiest);
8108
8109                 /*
8110                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8111                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8112                  */
8113                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8114
8115                 /*
8116                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8117                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8118                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8119                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8120                  * See task_rq_lock() family for the details.
8121                  */
8122
8123                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
8124
8125                 if (cur_ld_moved) {
8126                         attach_tasks(&env);
8127                         ld_moved += cur_ld_moved;
8128                 }
8129
8130                 local_irq_restore(flags);
8131
8132                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8133                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8134                         goto more_balance;
8135                 }
8136
8137                 /*
8138                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8139                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8140                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8141                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8142                  * sched_group.
8143                  *
8144                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8145                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8146                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8147                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8148                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8149                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8150                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8151                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8152                  * This however should not happen so much in practice and
8153                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8154                  * excess load moved.
8155                  */
8156                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8157
8158                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8159                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8160
8161                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8162                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8163                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8164                         env.loop         = 0;
8165                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8166
8167                         /*
8168                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8169                          * need to continue with same src_cpu.
8170                          */
8171                         goto more_balance;
8172                 }
8173
8174                 /*
8175                  * We failed to reach balance because of affinity.
8176                  */
8177                 if (sd_parent) {
8178                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8179
8180                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8181                                 *group_imbalance = 1;
8182                 }
8183
8184                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8185                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8186                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8187                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
8188                                 env.loop = 0;
8189                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8190                                 goto redo;
8191                         }
8192                         goto out_all_pinned;
8193                 }
8194         }
8195
8196         if (!ld_moved) {
8197                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8198                 /*
8199                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8200                  * We do not want newidle balance, which can be very
8201                  * frequent, pollute the failure counter causing
8202                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8203                  */
8204                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8205                         sd->nr_balance_failed++;
8206
8207                 if (need_active_balance(&env)) {
8208                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8209
8210                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8211                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8212                          * moved to this_cpu
8213                          */
8214                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
8215                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
8216                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8217                                                             flags);
8218                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8219                                 goto out_one_pinned;
8220                         }
8221
8222                         /*
8223                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8224                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8225                          * only after active load balance is finished.
8226                          */
8227                         if (!busiest->active_balance) {
8228                                 busiest->active_balance = 1;
8229                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8230                                 active_balance = 1;
8231                         }
8232                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8233
8234                         if (active_balance) {
8235                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8236                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8237                                         &busiest->active_balance_work);
8238                         }
8239
8240                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8241                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8242                 }
8243         } else
8244                 sd->nr_balance_failed = 0;
8245
8246         if (likely(!active_balance)) {
8247                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8248                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8249         } else {
8250                 /*
8251                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8252                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8253                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8254                  * detach_tasks).
8255                  */
8256                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8257                         sd->balance_interval *= 2;
8258         }
8259
8260         goto out;
8261
8262 out_balanced:
8263         /*
8264          * We reach balance although we may have faced some affinity
8265          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8266          */
8267         if (sd_parent) {
8268                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8269
8270                 if (*group_imbalance)
8271                         *group_imbalance = 0;
8272         }
8273
8274 out_all_pinned:
8275         /*
8276          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8277          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8278          * can try to migrate them.
8279          */
8280         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8281
8282         sd->nr_balance_failed = 0;
8283
8284 out_one_pinned:
8285         /* tune up the balancing interval */
8286         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8287                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8288                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8289                 sd->balance_interval *= 2;
8290
8291         ld_moved = 0;
8292 out:
8293         return ld_moved;
8294 }
8295
8296 static inline unsigned long
8297 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8298 {
8299         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8300
8301         if (cpu_busy)
8302                 interval *= sd->busy_factor;
8303
8304         /* scale ms to jiffies */
8305         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8306         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8307
8308         return interval;
8309 }
8310
8311 static inline void
8312 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8313 {
8314         unsigned long interval, next;
8315
8316         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8317         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8318         next = sd->last_balance + interval;
8319
8320         if (time_after(*next_balance, next))
8321                 *next_balance = next;
8322 }
8323
8324 /*
8325  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8326  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8327  */
8328 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
8329 {
8330         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8331         int this_cpu = this_rq->cpu;
8332         struct sched_domain *sd;
8333         int pulled_task = 0;
8334         u64 curr_cost = 0;
8335
8336         /*
8337          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8338          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8339          */
8340         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8341
8342         /*
8343          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
8344          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
8345          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
8346          * re-start the picking loop.
8347          */
8348         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
8349
8350         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8351             !this_rq->rd->overload) {
8352                 rcu_read_lock();
8353                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8354                 if (sd)
8355                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8356                 rcu_read_unlock();
8357
8358                 goto out;
8359         }
8360
8361         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8362
8363         update_blocked_averages(this_cpu);
8364         rcu_read_lock();
8365         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8366                 int continue_balancing = 1;
8367                 u64 t0, domain_cost;
8368
8369                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8370                         continue;
8371
8372                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8373                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8374                         break;
8375                 }
8376
8377                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8378                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8379
8380                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8381                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8382                                                    &continue_balancing);
8383
8384                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8385                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8386                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8387
8388                         curr_cost += domain_cost;
8389                 }
8390
8391                 update_next_balance(sd, &next_balance);
8392
8393                 /*
8394                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8395                  * now runnable tasks on this rq.
8396                  */
8397                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8398                         break;
8399         }
8400         rcu_read_unlock();
8401
8402         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8403
8404         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8405                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8406
8407         /*
8408          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8409          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8410          * pretend we pulled a task.
8411          */
8412         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8413                 pulled_task = 1;
8414
8415 out:
8416         /* Move the next balance forward */
8417         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8418                 this_rq->next_balance = next_balance;
8419
8420         /* Is there a task of a high priority class? */
8421         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8422                 pulled_task = -1;
8423
8424         if (pulled_task)
8425                 this_rq->idle_stamp = 0;
8426
8427         rq_repin_lock(this_rq, rf);
8428
8429         return pulled_task;
8430 }
8431
8432 /*
8433  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8434  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8435  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8436  * avoids physical / logical imbalances.
8437  */
8438 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8439 {
8440         struct rq *busiest_rq = data;
8441         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8442         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8443         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8444         struct sched_domain *sd;
8445         struct task_struct *p = NULL;
8446
8447         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8448
8449         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8450         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8451                      !busiest_rq->active_balance))
8452                 goto out_unlock;
8453
8454         /* Is there any task to move? */
8455         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8456                 goto out_unlock;
8457
8458         /*
8459          * This condition is "impossible", if it occurs
8460          * we need to fix it. Originally reported by
8461          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8462          */
8463         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8464
8465         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8466         rcu_read_lock();
8467         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8468                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8469                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8470                                 break;
8471         }
8472
8473         if (likely(sd)) {
8474                 struct lb_env env = {
8475                         .sd             = sd,
8476                         .dst_cpu        = target_cpu,
8477                         .dst_rq         = target_rq,
8478                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8479                         .src_rq         = busiest_rq,
8480                         .idle           = CPU_IDLE,
8481                 };
8482
8483                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8484                 update_rq_clock(busiest_rq);
8485
8486                 p = detach_one_task(&env);
8487                 if (p) {
8488                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8489                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8490                         sd->nr_balance_failed = 0;
8491                 } else {
8492                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8493                 }
8494         }
8495         rcu_read_unlock();
8496 out_unlock:
8497         busiest_rq->active_balance = 0;
8498         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8499
8500         if (p)
8501                 attach_one_task(target_rq, p);
8502
8503         local_irq_enable();
8504
8505         return 0;
8506 }
8507
8508 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8509 {
8510         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8511 }
8512
8513 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8514 /*
8515  * idle load balancing details
8516  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8517  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8518  *   load balancing for all the idle CPUs.
8519  */
8520 static struct {
8521         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8522         atomic_t nr_cpus;
8523         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8524 } nohz ____cacheline_aligned;
8525
8526 static inline int find_new_ilb(void)
8527 {
8528         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8529
8530         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8531                 return ilb;
8532
8533         return nr_cpu_ids;
8534 }
8535
8536 /*
8537  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8538  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8539  * CPU (if there is one).
8540  */
8541 static void nohz_balancer_kick(void)
8542 {
8543         int ilb_cpu;
8544
8545         nohz.next_balance++;
8546
8547         ilb_cpu = find_new_ilb();
8548
8549         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8550                 return;
8551
8552         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8553                 return;
8554         /*
8555          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8556          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8557          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8558          * will be run before returning from the IPI.
8559          */
8560         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8561         return;
8562 }
8563
8564 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
8565 {
8566         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8567                 /*
8568                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8569                  */
8570                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8571                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8572                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8573                 }
8574                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8575         }
8576 }
8577
8578 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8579 {
8580         struct sched_domain *sd;
8581         int cpu = smp_processor_id();
8582
8583         rcu_read_lock();
8584         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8585
8586         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8587                 goto unlock;
8588         sd->nohz_idle = 0;
8589
8590         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8591 unlock:
8592         rcu_read_unlock();
8593 }
8594
8595 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8596 {
8597         struct sched_domain *sd;
8598         int cpu = smp_processor_id();
8599
8600         rcu_read_lock();
8601         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8602
8603         if (!sd || sd->nohz_idle)
8604                 goto unlock;
8605         sd->nohz_idle = 1;
8606
8607         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8608 unlock:
8609         rcu_read_unlock();
8610 }
8611
8612 /*
8613  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8614  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8615  */
8616 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8617 {
8618         /*
8619          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8620          */
8621         if (!cpu_active(cpu))
8622                 return;
8623
8624         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8625                 return;
8626
8627         /*
8628          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8629          */
8630         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8631                 return;
8632
8633         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8634         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8635         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8636 }
8637 #endif
8638
8639 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8640
8641 /*
8642  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8643  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8644  */
8645 void update_max_interval(void)
8646 {
8647         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8648 }
8649
8650 /*
8651  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8652  * and initiates a balancing operation if so.
8653  *
8654  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8655  */
8656 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8657 {
8658         int continue_balancing = 1;
8659         int cpu = rq->cpu;
8660         unsigned long interval;
8661         struct sched_domain *sd;
8662         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8663         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8664         int update_next_balance = 0;
8665         int need_serialize, need_decay = 0;
8666         u64 max_cost = 0;
8667
8668         update_blocked_averages(cpu);
8669
8670         rcu_read_lock();
8671         for_each_domain(cpu, sd) {
8672                 /*
8673                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8674                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8675                  */
8676                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8677                         sd->max_newidle_lb_cost =
8678                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8679                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8680                         need_decay = 1;
8681                 }
8682                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8683
8684                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8685                         continue;
8686
8687                 /*
8688                  * Stop the load balance at this level. There is another
8689                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8690                  * actively.
8691                  */
8692                 if (!continue_balancing) {
8693                         if (need_decay)
8694                                 continue;
8695                         break;
8696                 }
8697
8698                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8699
8700                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8701                 if (need_serialize) {
8702                         if (!spin_trylock(&balancing))
8703                                 goto out;
8704                 }
8705
8706                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8707                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8708                                 /*
8709                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8710                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8711                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8712                                  */
8713                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8714                         }
8715                         sd->last_balance = jiffies;
8716                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8717                 }
8718                 if (need_serialize)
8719                         spin_unlock(&balancing);
8720 out:
8721                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8722                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8723                         update_next_balance = 1;
8724                 }
8725         }
8726         if (need_decay) {
8727                 /*
8728                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8729                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8730                  */
8731                 rq->max_idle_balance_cost =
8732                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8733         }
8734         rcu_read_unlock();
8735
8736         /*
8737          * next_balance will be updated only when there is a need.
8738          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8739          * updated.
8740          */
8741         if (likely(update_next_balance)) {
8742                 rq->next_balance = next_balance;
8743
8744 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8745                 /*
8746                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8747                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8748                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8749                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8750                  * balance for itself and we need to update the
8751                  * nohz.next_balance accordingly.
8752                  */
8753                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8754                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8755 #endif
8756         }
8757 }
8758
8759 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8760 /*
8761  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8762  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8763  */
8764 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8765 {
8766         int this_cpu = this_rq->cpu;
8767         struct rq *rq;
8768         int balance_cpu;
8769         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8770         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8771         int update_next_balance = 0;
8772
8773         if (idle != CPU_IDLE ||
8774             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8775                 goto end;
8776
8777         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8778                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8779                         continue;
8780
8781                 /*
8782                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8783                  * work being done for other cpus. Next load
8784                  * balancing owner will pick it up.
8785                  */
8786                 if (need_resched())
8787                         break;
8788
8789                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8790
8791                 /*
8792                  * If time for next balance is due,
8793                  * do the balance.
8794                  */
8795                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8796                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8797                         update_rq_clock(rq);
8798                         cpu_load_update_idle(rq);
8799                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8800                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8801                 }
8802
8803                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8804                         next_balance = rq->next_balance;
8805                         update_next_balance = 1;
8806                 }
8807         }
8808
8809         /*
8810          * next_balance will be updated only when there is a need.
8811          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8812          * updated.
8813          */
8814         if (likely(update_next_balance))
8815                 nohz.next_balance = next_balance;
8816 end:
8817         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8818 }
8819
8820 /*
8821  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8822  * of an idle cpu in the system.
8823  *   - This rq has more than one task.
8824  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8825  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8826  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8827  *     multiple busy cpu.
8828  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8829  *     domain span are idle.
8830  */
8831 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8832 {
8833         unsigned long now = jiffies;
8834         struct sched_domain_shared *sds;
8835         struct sched_domain *sd;
8836         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
8837         bool kick = false;
8838
8839         if (unlikely(rq->idle_balance))
8840                 return false;
8841
8842        /*
8843         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8844         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8845         */
8846         set_cpu_sd_state_busy();
8847         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8848
8849         /*
8850          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8851          * balancing.
8852          */
8853         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8854                 return false;
8855
8856         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8857                 return false;
8858
8859         if (rq->nr_running >= 2)
8860                 return true;
8861
8862         rcu_read_lock();
8863         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
8864         if (sds) {
8865                 /*
8866                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
8867                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
8868                  */
8869                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
8870                 if (nr_busy > 1) {
8871                         kick = true;
8872                         goto unlock;
8873                 }
8874
8875         }
8876
8877         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8878         if (sd) {
8879                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8880                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8881                         kick = true;
8882                         goto unlock;
8883                 }
8884         }
8885
8886         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8887         if (sd) {
8888                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
8889                         if (i == cpu ||
8890                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
8891                                 continue;
8892
8893                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
8894                                 kick = true;
8895                                 goto unlock;
8896                         }
8897                 }
8898         }
8899 unlock:
8900         rcu_read_unlock();
8901         return kick;
8902 }
8903 #else
8904 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8905 #endif
8906
8907 /*
8908  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8909  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8910  */
8911 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8912 {
8913         struct rq *this_rq = this_rq();
8914         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8915                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8916
8917         /*
8918          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8919          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8920          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8921          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8922          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8923          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8924          */
8925         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8926         rebalance_domains(this_rq, idle);
8927 }
8928
8929 /*
8930  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8931  */
8932 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8933 {
8934         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8935         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8936                 return;
8937
8938         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8939                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8940 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8941         if (nohz_kick_needed(rq))
8942                 nohz_balancer_kick();
8943 #endif
8944 }
8945
8946 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8947 {
8948         update_sysctl();
8949
8950         update_runtime_enabled(rq);
8951 }
8952
8953 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8954 {
8955         update_sysctl();
8956
8957         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8958         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8959 }
8960
8961 #endif /* CONFIG_SMP */
8962
8963 /*
8964  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8965  */
8966 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8967 {
8968         struct cfs_rq *cfs_rq;
8969         struct sched_entity *se = &curr->se;
8970
8971         for_each_sched_entity(se) {
8972                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8973                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8974         }
8975
8976         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8977                 task_tick_numa(rq, curr);
8978 }
8979
8980 /*
8981  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8982  *  - child not yet on the tasklist
8983  *  - preemption disabled
8984  */
8985 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8986 {
8987         struct cfs_rq *cfs_rq;
8988         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8989         struct rq *rq = this_rq();
8990
8991         raw_spin_lock(&rq->lock);
8992         update_rq_clock(rq);
8993
8994         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8995         curr = cfs_rq->curr;
8996         if (curr) {
8997                 update_curr(cfs_rq);
8998                 se->vruntime = curr->vruntime;
8999         }
9000         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9001
9002         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9003                 /*
9004                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9005                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9006                  */
9007                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9008                 resched_curr(rq);
9009         }
9010
9011         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9012         raw_spin_unlock(&rq->lock);
9013 }
9014
9015 /*
9016  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9017  * the current task.
9018  */
9019 static void
9020 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9021 {
9022         if (!task_on_rq_queued(p))
9023                 return;
9024
9025         /*
9026          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9027          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9028          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9029          */
9030         if (rq->curr == p) {
9031                 if (p->prio > oldprio)
9032                         resched_curr(rq);
9033         } else
9034                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9035 }
9036
9037 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9038 {
9039         struct sched_entity *se = &p->se;
9040
9041         /*
9042          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9043          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9044          * vruntime.
9045          */
9046         if (p->on_rq)
9047                 return true;
9048
9049         /*
9050          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9051          * But there are some cases where it has already been normalized:
9052          *
9053          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9054          *   wake_up_new_task().
9055          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9056          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9057          */
9058         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9059                 return true;
9060
9061         return false;
9062 }
9063
9064 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9065 /*
9066  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9067  * visible to the root
9068  */
9069 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9070 {
9071         struct cfs_rq *cfs_rq;
9072
9073         /* Start to propagate at parent */
9074         se = se->parent;
9075
9076         for_each_sched_entity(se) {
9077                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9078
9079                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
9080                         break;
9081
9082                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9083         }
9084 }
9085 #else
9086 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9087 #endif
9088
9089 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9090 {
9091         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9092
9093         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9094         update_load_avg(se, 0);
9095         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9096         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9097         propagate_entity_cfs_rq(se);
9098 }
9099
9100 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9101 {
9102         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9103
9104 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9105         /*
9106          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9107          * class maintain depth value), reset depth properly.
9108          */
9109         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9110 #endif
9111
9112         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9113         update_load_avg(se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9114         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9115         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9116         propagate_entity_cfs_rq(se);
9117 }
9118
9119 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9120 {
9121         struct sched_entity *se = &p->se;
9122         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9123
9124         if (!vruntime_normalized(p)) {
9125                 /*
9126                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9127                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9128                  */
9129                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9130                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9131         }
9132
9133         detach_entity_cfs_rq(se);
9134 }
9135
9136 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9137 {
9138         struct sched_entity *se = &p->se;
9139         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9140
9141         attach_entity_cfs_rq(se);
9142
9143         if (!vruntime_normalized(p))
9144                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9145 }
9146
9147 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9148 {
9149         detach_task_cfs_rq(p);
9150 }
9151
9152 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9153 {
9154         attach_task_cfs_rq(p);
9155
9156         if (task_on_rq_queued(p)) {
9157                 /*
9158                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9159                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9160                  * if we can still preempt the current task.
9161                  */
9162                 if (rq->curr == p)
9163                         resched_curr(rq);
9164                 else
9165                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9166         }
9167 }
9168
9169 /* Account for a task changing its policy or group.
9170  *
9171  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9172  * migrates between groups/classes.
9173  */
9174 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9175 {
9176         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9177
9178         for_each_sched_entity(se) {
9179                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9180
9181                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9182                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9183                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9184         }
9185 }
9186
9187 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9188 {
9189         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
9190         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9191 #ifndef CONFIG_64BIT
9192         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9193 #endif
9194 #ifdef CONFIG_SMP
9195 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9196         cfs_rq->propagate_avg = 0;
9197 #endif
9198         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
9199         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
9200 #endif
9201 }
9202
9203 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9204 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
9205 {
9206         struct sched_entity *se = &p->se;
9207
9208         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9209         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9210 }
9211
9212 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9213 {
9214         detach_task_cfs_rq(p);
9215         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9216
9217 #ifdef CONFIG_SMP
9218         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9219         p->se.avg.last_update_time = 0;
9220 #endif
9221         attach_task_cfs_rq(p);
9222 }
9223
9224 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
9225 {
9226         switch (type) {
9227         case TASK_SET_GROUP:
9228                 task_set_group_fair(p);
9229                 break;
9230
9231         case TASK_MOVE_GROUP:
9232                 task_move_group_fair(p);
9233                 break;
9234         }
9235 }
9236
9237 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9238 {
9239         int i;
9240
9241         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9242
9243         for_each_possible_cpu(i) {
9244                 if (tg->cfs_rq)
9245                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9246                 if (tg->se)
9247                         kfree(tg->se[i]);
9248         }
9249
9250         kfree(tg->cfs_rq);
9251         kfree(tg->se);
9252 }
9253
9254 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9255 {
9256         struct sched_entity *se;
9257         struct cfs_rq *cfs_rq;
9258         int i;
9259
9260         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9261         if (!tg->cfs_rq)
9262                 goto err;
9263         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9264         if (!tg->se)
9265                 goto err;
9266
9267         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9268
9269         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9270
9271         for_each_possible_cpu(i) {
9272                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9273                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9274                 if (!cfs_rq)
9275                         goto err;
9276
9277                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9278                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9279                 if (!se)
9280                         goto err_free_rq;
9281
9282                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9283                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9284                 init_entity_runnable_average(se);
9285         }
9286
9287         return 1;
9288
9289 err_free_rq:
9290         kfree(cfs_rq);
9291 err:
9292         return 0;
9293 }
9294
9295 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9296 {
9297         struct sched_entity *se;
9298         struct rq *rq;
9299         int i;
9300
9301         for_each_possible_cpu(i) {
9302                 rq = cpu_rq(i);
9303                 se = tg->se[i];
9304
9305                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9306                 update_rq_clock(rq);
9307                 attach_entity_cfs_rq(se);
9308                 sync_throttle(tg, i);
9309                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9310         }
9311 }
9312
9313 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9314 {
9315         unsigned long flags;
9316         struct rq *rq;
9317         int cpu;
9318
9319         for_each_possible_cpu(cpu) {
9320                 if (tg->se[cpu])
9321                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
9322
9323                 /*
9324                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9325                  * check on_list without danger of it being re-added.
9326                  */
9327                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9328                         continue;
9329
9330                 rq = cpu_rq(cpu);
9331
9332                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9333                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9334                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9335         }
9336 }
9337
9338 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9339                         struct sched_entity *se, int cpu,
9340                         struct sched_entity *parent)
9341 {
9342         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9343
9344         cfs_rq->tg = tg;
9345         cfs_rq->rq = rq;
9346         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9347
9348         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9349         tg->se[cpu] = se;
9350
9351         /* se could be NULL for root_task_group */
9352         if (!se)
9353                 return;
9354
9355         if (!parent) {
9356                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9357                 se->depth = 0;
9358         } else {
9359                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9360                 se->depth = parent->depth + 1;
9361         }
9362
9363         se->my_q = cfs_rq;
9364         /* guarantee group entities always have weight */
9365         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9366         se->parent = parent;
9367 }
9368
9369 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9370
9371 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9372 {
9373         int i;
9374         unsigned long flags;
9375
9376         /*
9377          * We can't change the weight of the root cgroup.
9378          */
9379         if (!tg->se[0])
9380                 return -EINVAL;
9381
9382         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9383
9384         mutex_lock(&shares_mutex);
9385         if (tg->shares == shares)
9386                 goto done;
9387
9388         tg->shares = shares;
9389         for_each_possible_cpu(i) {
9390                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9391                 struct sched_entity *se;
9392
9393                 se = tg->se[i];
9394                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9395                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9396
9397                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9398                 update_rq_clock(rq);
9399                 for_each_sched_entity(se) {
9400                         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9401                         update_cfs_shares(se);
9402                 }
9403                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9404         }
9405
9406 done:
9407         mutex_unlock(&shares_mutex);
9408         return 0;
9409 }
9410 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9411
9412 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9413
9414 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9415 {
9416         return 1;
9417 }
9418
9419 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9420
9421 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9422
9423 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9424
9425
9426 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9427 {
9428         struct sched_entity *se = &task->se;
9429         unsigned int rr_interval = 0;
9430
9431         /*
9432          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9433          * idle runqueue:
9434          */
9435         if (rq->cfs.load.weight)
9436                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9437
9438         return rr_interval;
9439 }
9440
9441 /*
9442  * All the scheduling class methods:
9443  */
9444 const struct sched_class fair_sched_class = {
9445         .next                   = &idle_sched_class,
9446         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9447         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9448         .yield_task             = yield_task_fair,
9449         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9450
9451         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9452
9453         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9454         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9455
9456 #ifdef CONFIG_SMP
9457         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9458         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9459
9460         .rq_online              = rq_online_fair,
9461         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9462
9463         .task_dead              = task_dead_fair,
9464         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9465 #endif
9466
9467         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9468         .task_tick              = task_tick_fair,
9469         .task_fork              = task_fork_fair,
9470
9471         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9472         .switched_from          = switched_from_fair,
9473         .switched_to            = switched_to_fair,
9474
9475         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9476
9477         .update_curr            = update_curr_fair,
9478
9479 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9480         .task_change_group      = task_change_group_fair,
9481 #endif
9482 };
9483
9484 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9485 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9486 {
9487         struct cfs_rq *cfs_rq;
9488
9489         rcu_read_lock();
9490         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9491                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9492         rcu_read_unlock();
9493 }
9494
9495 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9496 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9497 {
9498         int node;
9499         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9500
9501         for_each_online_node(node) {
9502                 if (p->numa_faults) {
9503                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9504                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9505                 }
9506                 if (p->numa_group) {
9507                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9508                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9509                 }
9510                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9511         }
9512 }
9513 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9514 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9515
9516 __init void init_sched_fair_class(void)
9517 {
9518 #ifdef CONFIG_SMP
9519         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9520
9521 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9522         nohz.next_balance = jiffies;
9523         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9524 #endif
9525 #endif /* SMP */
9526
9527 }