]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - kernel/sched/fair.c
8c5d8c0c88273d7f5e03f1aeb4fbd3e97a2201f7
[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  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         /*
686          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
687          */
688         sa->util_avg = 0;
689         sa->util_sum = 0;
690         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
691 }
692
693 /*
694  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
695  * based on the cfs_rq's current util_avg:
696  *
697  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
698  *
699  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
700  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
701  * as when the series is a harmonic series.
702  *
703  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
704  * only 1/2 of the left utilization budget:
705  *
706  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
707  *
708  * where n denotes the nth task.
709  *
710  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
711  *
712  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
713  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
714  *
715  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
716  * if util_avg > util_avg_cap.
717  */
718 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
719 {
720         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
721         struct sched_avg *sa = &se->avg;
722         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
723
724         if (cap > 0) {
725                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
726                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
727                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
728
729                         if (sa->util_avg > cap)
730                                 sa->util_avg = cap;
731                 } else {
732                         sa->util_avg = cap;
733                 }
734                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
735         }
736 }
737
738 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
739 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
740 #else
741 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
742 {
743 }
744 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
745 {
746 }
747 #endif
748
749 /*
750  * Update the current task's runtime statistics.
751  */
752 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
753 {
754         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
755         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
756         u64 delta_exec;
757
758         if (unlikely(!curr))
759                 return;
760
761         delta_exec = now - curr->exec_start;
762         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
763                 return;
764
765         curr->exec_start = now;
766
767         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
768                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
769
770         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
771         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
772
773         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
774         update_min_vruntime(cfs_rq);
775
776         if (entity_is_task(curr)) {
777                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
778
779                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
780                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
781                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
782         }
783
784         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
785 }
786
787 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
788 {
789         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
790 }
791
792 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
793 static inline void
794 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
795 {
796         u64 wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
797
798         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
799             likely(wait_start > se->statistics.wait_start))
800                 wait_start -= se->statistics.wait_start;
801
802         se->statistics.wait_start = wait_start;
803 }
804
805 static void
806 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
807 {
808         struct task_struct *p;
809         u64 delta;
810
811         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start;
812
813         if (entity_is_task(se)) {
814                 p = task_of(se);
815                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
816                         /*
817                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
818                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
819                          * prior to migration.
820                          */
821                         se->statistics.wait_start = delta;
822                         return;
823                 }
824                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
825         }
826
827         se->statistics.wait_max = max(se->statistics.wait_max, delta);
828         se->statistics.wait_count++;
829         se->statistics.wait_sum += delta;
830         se->statistics.wait_start = 0;
831 }
832
833 /*
834  * Task is being enqueued - update stats:
835  */
836 static inline void
837 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
838 {
839         /*
840          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
841          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
842          */
843         if (se != cfs_rq->curr)
844                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
845 }
846
847 static inline void
848 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
849 {
850         /*
851          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
852          * waiting task:
853          */
854         if (se != cfs_rq->curr)
855                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
856
857         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
858                 if (entity_is_task(se)) {
859                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
860
861                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
862                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
863                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
864                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
865                 }
866         }
867
868 }
869 #else
870 static inline void
871 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
872 {
873 }
874
875 static inline void
876 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
877 {
878 }
879
880 static inline void
881 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
882 {
883 }
884
885 static inline void
886 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
887 {
888 }
889 #endif
890
891 /*
892  * We are picking a new current task - update its stats:
893  */
894 static inline void
895 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
896 {
897         /*
898          * We are starting a new run period:
899          */
900         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
901 }
902
903 /**************************************************
904  * Scheduling class queueing methods:
905  */
906
907 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
908 /*
909  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
910  * calculated based on the tasks virtual memory size and
911  * numa_balancing_scan_size.
912  */
913 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
914 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
915
916 /* Portion of address space to scan in MB */
917 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
918
919 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
920 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
921
922 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
923 {
924         unsigned long rss = 0;
925         unsigned long nr_scan_pages;
926
927         /*
928          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
929          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
930          * on resident pages
931          */
932         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
933         rss = get_mm_rss(p->mm);
934         if (!rss)
935                 rss = nr_scan_pages;
936
937         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
938         return rss / nr_scan_pages;
939 }
940
941 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
942 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
943
944 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
945 {
946         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
947         unsigned int scan, floor;
948         unsigned int windows = 1;
949
950         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
951                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
952         floor = 1000 / windows;
953
954         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
955         return max_t(unsigned int, floor, scan);
956 }
957
958 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
959 {
960         unsigned int smin = task_scan_min(p);
961         unsigned int smax;
962
963         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
964         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
965         return max(smin, smax);
966 }
967
968 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
969 {
970         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
971         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
972 }
973
974 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
975 {
976         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
977         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
978 }
979
980 struct numa_group {
981         atomic_t refcount;
982
983         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
984         int nr_tasks;
985         pid_t gid;
986         int active_nodes;
987
988         struct rcu_head rcu;
989         unsigned long total_faults;
990         unsigned long max_faults_cpu;
991         /*
992          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
993          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
994          * more by CPU use than by memory faults.
995          */
996         unsigned long *faults_cpu;
997         unsigned long faults[0];
998 };
999
1000 /* Shared or private faults. */
1001 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1002
1003 /* Memory and CPU locality */
1004 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1005
1006 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1007 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1008
1009 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1010 {
1011         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1012 }
1013
1014 /*
1015  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1016  * occupy the first half of the array. The second half of the
1017  * array is for current counters, which are averaged into the
1018  * first set by task_numa_placement.
1019  */
1020 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1021 {
1022         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1023 }
1024
1025 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1026 {
1027         if (!p->numa_faults)
1028                 return 0;
1029
1030         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1031                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1032 }
1033
1034 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1035 {
1036         if (!p->numa_group)
1037                 return 0;
1038
1039         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1040                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1041 }
1042
1043 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1044 {
1045         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1046                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1047 }
1048
1049 /*
1050  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1051  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1052  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1053  */
1054 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1055
1056 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1057 {
1058         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1059 }
1060
1061 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1062 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1063                                         int maxdist, bool task)
1064 {
1065         unsigned long score = 0;
1066         int node;
1067
1068         /*
1069          * All nodes are directly connected, and the same distance
1070          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1071          */
1072         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1073                 return 0;
1074
1075         /*
1076          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1077          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1078          */
1079         for_each_online_node(node) {
1080                 unsigned long faults;
1081                 int dist = node_distance(nid, node);
1082
1083                 /*
1084                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1085                  * for placement; nid was already counted.
1086                  */
1087                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1088                         continue;
1089
1090                 /*
1091                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1092                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1093                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1094                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1095                  * of each group. Skip other nodes.
1096                  */
1097                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1098                                         dist > maxdist)
1099                         continue;
1100
1101                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1102                 if (task)
1103                         faults = task_faults(p, node);
1104                 else
1105                         faults = group_faults(p, node);
1106
1107                 /*
1108                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1109                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1110                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1111                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1112                  * The further away a node is, the less the faults count.
1113                  * This seems to result in good task placement.
1114                  */
1115                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1116                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1117                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1118                 }
1119
1120                 score += faults;
1121         }
1122
1123         return score;
1124 }
1125
1126 /*
1127  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1128  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1129  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1130  * evenly spread out between numa nodes.
1131  */
1132 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1133                                         int dist)
1134 {
1135         unsigned long faults, total_faults;
1136
1137         if (!p->numa_faults)
1138                 return 0;
1139
1140         total_faults = p->total_numa_faults;
1141
1142         if (!total_faults)
1143                 return 0;
1144
1145         faults = task_faults(p, nid);
1146         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1147
1148         return 1000 * faults / total_faults;
1149 }
1150
1151 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1152                                          int dist)
1153 {
1154         unsigned long faults, total_faults;
1155
1156         if (!p->numa_group)
1157                 return 0;
1158
1159         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1160
1161         if (!total_faults)
1162                 return 0;
1163
1164         faults = group_faults(p, nid);
1165         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1166
1167         return 1000 * faults / total_faults;
1168 }
1169
1170 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1171                                 int src_nid, int dst_cpu)
1172 {
1173         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1174         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1175         int last_cpupid, this_cpupid;
1176
1177         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1178
1179         /*
1180          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1181          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1182          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1183          *
1184          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1185          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1186          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1187          *
1188          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1189          * same result twice in a row, given these samples are fully
1190          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1191          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1192          *
1193          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1194          * act on an unlikely task<->page relation.
1195          */
1196         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1197         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1198                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1199                 return false;
1200
1201         /* Always allow migrate on private faults */
1202         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1203                 return true;
1204
1205         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1206         if (!ng)
1207                 return true;
1208
1209         /*
1210          * Destination node is much more heavily used than the source
1211          * node? Allow migration.
1212          */
1213         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1214                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1215                 return true;
1216
1217         /*
1218          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1219          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1220          *
1221          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1222          * --------------- * - > ---------------
1223          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1224          */
1225         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1226                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1227 }
1228
1229 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1230 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1231 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1232 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1233 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1234
1235 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1236 struct numa_stats {
1237         unsigned long nr_running;
1238         unsigned long load;
1239
1240         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1241         unsigned long compute_capacity;
1242
1243         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1244         unsigned long task_capacity;
1245         int has_free_capacity;
1246 };
1247
1248 /*
1249  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1250  */
1251 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1252 {
1253         int smt, cpu, cpus = 0;
1254         unsigned long capacity;
1255
1256         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1257         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1258                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1259
1260                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1261                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1262                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1263
1264                 cpus++;
1265         }
1266
1267         /*
1268          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1269          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1270          * not find this node attractive.
1271          *
1272          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1273          * imbalance and bail there.
1274          */
1275         if (!cpus)
1276                 return;
1277
1278         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1279         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1280         capacity = cpus / smt; /* cores */
1281
1282         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1283                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1284         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1285 }
1286
1287 struct task_numa_env {
1288         struct task_struct *p;
1289
1290         int src_cpu, src_nid;
1291         int dst_cpu, dst_nid;
1292
1293         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1294
1295         int imbalance_pct;
1296         int dist;
1297
1298         struct task_struct *best_task;
1299         long best_imp;
1300         int best_cpu;
1301 };
1302
1303 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1304                              struct task_struct *p, long imp)
1305 {
1306         if (env->best_task)
1307                 put_task_struct(env->best_task);
1308
1309         env->best_task = p;
1310         env->best_imp = imp;
1311         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1312 }
1313
1314 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1315                                 struct task_numa_env *env)
1316 {
1317         long imb, old_imb;
1318         long orig_src_load, orig_dst_load;
1319         long src_capacity, dst_capacity;
1320
1321         /*
1322          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1323          *
1324          * src_load        dst_load
1325          * ------------ vs ---------
1326          * src_capacity    dst_capacity
1327          */
1328         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1329         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1330
1331         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1332         if (dst_load < src_load)
1333                 swap(dst_load, src_load);
1334
1335         /* Is the difference below the threshold? */
1336         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1337               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1338         if (imb <= 0)
1339                 return false;
1340
1341         /*
1342          * The imbalance is above the allowed threshold.
1343          * Compare it with the old imbalance.
1344          */
1345         orig_src_load = env->src_stats.load;
1346         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1347
1348         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1349                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1350
1351         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1352                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1353
1354         /* Would this change make things worse? */
1355         return (imb > old_imb);
1356 }
1357
1358 /*
1359  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1360  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1361  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1362  * be exchanged with the source task
1363  */
1364 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1365                               long taskimp, long groupimp)
1366 {
1367         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1368         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1369         struct task_struct *cur;
1370         long src_load, dst_load;
1371         long load;
1372         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1373         long moveimp = imp;
1374         int dist = env->dist;
1375         bool assigned = false;
1376
1377         rcu_read_lock();
1378
1379         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1380         cur = dst_rq->curr;
1381         /*
1382          * No need to move the exiting task or idle task.
1383          */
1384         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1385                 cur = NULL;
1386         else {
1387                 /*
1388                  * The task_struct must be protected here to protect the
1389                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1390                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1391                  * finish_task_switch()
1392                  *     --> put_task_struct()
1393                  *         --> __put_task_struct()
1394                  *             --> task_numa_free()
1395                  */
1396                 get_task_struct(cur);
1397         }
1398
1399         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1400
1401         /*
1402          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1403          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1404          */
1405         if (cur == env->p)
1406                 goto unlock;
1407
1408         /*
1409          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1410          * source and destination node. Calculate the total differential for
1411          * the source task and potential destination task. The more negative
1412          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1413          * be incurred if the tasks were swapped.
1414          */
1415         if (cur) {
1416                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1417                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1418                         goto unlock;
1419
1420                 /*
1421                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1422                  * in any group then look only at task weights.
1423                  */
1424                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1425                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1426                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1427                         /*
1428                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1429                          * tasks within a group over tiny differences.
1430                          */
1431                         if (cur->numa_group)
1432                                 imp -= imp/16;
1433                 } else {
1434                         /*
1435                          * Compare the group weights. If a task is all by
1436                          * itself (not part of a group), use the task weight
1437                          * instead.
1438                          */
1439                         if (cur->numa_group)
1440                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1441                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1442                         else
1443                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1444                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1445                 }
1446         }
1447
1448         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1449                 goto unlock;
1450
1451         if (!cur) {
1452                 /* Is there capacity at our destination? */
1453                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1454                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1455                         goto unlock;
1456
1457                 goto balance;
1458         }
1459
1460         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1461         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1462                         dst_rq->nr_running == 1)
1463                 goto assign;
1464
1465         /*
1466          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1467          */
1468 balance:
1469         load = task_h_load(env->p);
1470         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1471         src_load = env->src_stats.load - load;
1472
1473         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1474                 /*
1475                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1476                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1477                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1478                  * so an actually idle CPU will win.
1479                  */
1480                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1481                         imp = moveimp - 1;
1482                         put_task_struct(cur);
1483                         cur = NULL;
1484                         goto assign;
1485                 }
1486         }
1487
1488         if (imp <= env->best_imp)
1489                 goto unlock;
1490
1491         if (cur) {
1492                 load = task_h_load(cur);
1493                 dst_load -= load;
1494                 src_load += load;
1495         }
1496
1497         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1498                 goto unlock;
1499
1500         /*
1501          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1502          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1503          */
1504         if (!cur)
1505                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1506
1507 assign:
1508         assigned = true;
1509         task_numa_assign(env, cur, imp);
1510 unlock:
1511         rcu_read_unlock();
1512         /*
1513          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1514          * finished.
1515          */
1516         if (cur && !assigned)
1517                 put_task_struct(cur);
1518 }
1519
1520 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1521                                 long taskimp, long groupimp)
1522 {
1523         int cpu;
1524
1525         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1526                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1527                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1528                         continue;
1529
1530                 env->dst_cpu = cpu;
1531                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1532         }
1533 }
1534
1535 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1536 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1537 {
1538         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1539         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1540
1541         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1542                 return false;
1543
1544         /*
1545          * Only consider a task move if the source has a higher load
1546          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1547          *
1548          *      src->load                dst->load
1549          * --------------------- vs ---------------------
1550          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1551          */
1552         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1553
1554             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1555                 return true;
1556
1557         return false;
1558 }
1559
1560 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1561 {
1562         struct task_numa_env env = {
1563                 .p = p,
1564
1565                 .src_cpu = task_cpu(p),
1566                 .src_nid = task_node(p),
1567
1568                 .imbalance_pct = 112,
1569
1570                 .best_task = NULL,
1571                 .best_imp = 0,
1572                 .best_cpu = -1,
1573         };
1574         struct sched_domain *sd;
1575         unsigned long taskweight, groupweight;
1576         int nid, ret, dist;
1577         long taskimp, groupimp;
1578
1579         /*
1580          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1581          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1582          *
1583          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1584          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1585          * to satisfy here.
1586          */
1587         rcu_read_lock();
1588         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1589         if (sd)
1590                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1591         rcu_read_unlock();
1592
1593         /*
1594          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1595          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1596          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1597          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1598          */
1599         if (unlikely(!sd)) {
1600                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1601                 return -EINVAL;
1602         }
1603
1604         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1605         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1606         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1607         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1608         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1609         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1610         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1611         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1612
1613         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1614         if (numa_has_capacity(&env))
1615                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1616
1617         /*
1618          * Look at other nodes in these cases:
1619          * - there is no space available on the preferred_nid
1620          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1621          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1622          *   we need to check other locations.
1623          */
1624         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1625                 for_each_online_node(nid) {
1626                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1627                                 continue;
1628
1629                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1630                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1631                                                 dist != env.dist) {
1632                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1633                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1634                         }
1635
1636                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1637                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1638                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1639                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1640                                 continue;
1641
1642                         env.dist = dist;
1643                         env.dst_nid = nid;
1644                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1645                         if (numa_has_capacity(&env))
1646                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1647                 }
1648         }
1649
1650         /*
1651          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1652          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1653          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1654          * settle down.
1655          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1656          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1657          */
1658         if (p->numa_group) {
1659                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1660
1661                 if (env.best_cpu == -1)
1662                         nid = env.src_nid;
1663                 else
1664                         nid = env.dst_nid;
1665
1666                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1667                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1668         }
1669
1670         /* No better CPU than the current one was found. */
1671         if (env.best_cpu == -1)
1672                 return -EAGAIN;
1673
1674         /*
1675          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1676          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1677          */
1678         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1679
1680         if (env.best_task == NULL) {
1681                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1682                 if (ret != 0)
1683                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1684                 return ret;
1685         }
1686
1687         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1688         if (ret != 0)
1689                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1690         put_task_struct(env.best_task);
1691         return ret;
1692 }
1693
1694 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1695 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1696 {
1697         unsigned long interval = HZ;
1698
1699         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1700         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1701                 return;
1702
1703         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1704         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1705         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1706
1707         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1708         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1709                 return;
1710
1711         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1712         task_numa_migrate(p);
1713 }
1714
1715 /*
1716  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1717  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1718  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1719  * located.
1720  */
1721 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1722 {
1723         unsigned long faults, max_faults = 0;
1724         int nid, active_nodes = 0;
1725
1726         for_each_online_node(nid) {
1727                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1728                 if (faults > max_faults)
1729                         max_faults = faults;
1730         }
1731
1732         for_each_online_node(nid) {
1733                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1734                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1735                         active_nodes++;
1736         }
1737
1738         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1739         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1740 }
1741
1742 /*
1743  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1744  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1745  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1746  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1747  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1748  */
1749 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1750 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1751
1752 /*
1753  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1754  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1755  * the page accesses are shared with other processes.
1756  * Otherwise, decrease the scan period.
1757  */
1758 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1759                         unsigned long shared, unsigned long private)
1760 {
1761         unsigned int period_slot;
1762         int ratio;
1763         int diff;
1764
1765         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1766         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1767
1768         /*
1769          * If there were no record hinting faults then either the task is
1770          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1771          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1772          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1773          * node is overloaded. In either case, scan slower
1774          */
1775         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1776                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1777                         p->numa_scan_period << 1);
1778
1779                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1780                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1781
1782                 return;
1783         }
1784
1785         /*
1786          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1787          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1788          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1789          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1790          */
1791         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1792         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1793         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1794                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1795                 if (!slot)
1796                         slot = 1;
1797                 diff = slot * period_slot;
1798         } else {
1799                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1800
1801                 /*
1802                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1803                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1804                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1805                  * speaking the intent is that there is little point
1806                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1807                  * simply bounce migrations uselessly
1808                  */
1809                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1810                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1811         }
1812
1813         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1814                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1815         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1816 }
1817
1818 /*
1819  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1820  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1821  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1822  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1823  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1824  */
1825 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1826 {
1827         u64 runtime, delta, now;
1828         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1829         now = p->se.exec_start;
1830         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1831
1832         if (p->last_task_numa_placement) {
1833                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1834                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1835         } else {
1836                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1837                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1838         }
1839
1840         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1841         p->last_task_numa_placement = now;
1842
1843         return delta;
1844 }
1845
1846 /*
1847  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1848  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1849  * otherwise workloads might not converge.
1850  */
1851 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1852 {
1853         nodemask_t nodes;
1854         int dist;
1855
1856         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1857         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1858                 return nid;
1859
1860         /*
1861          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1862          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1863          * both the node itself, and on nearby nodes.
1864          */
1865         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1866                 unsigned long score, max_score = 0;
1867                 int node, max_node = nid;
1868
1869                 dist = sched_max_numa_distance;
1870
1871                 for_each_online_node(node) {
1872                         score = group_weight(p, node, dist);
1873                         if (score > max_score) {
1874                                 max_score = score;
1875                                 max_node = node;
1876                         }
1877                 }
1878                 return max_node;
1879         }
1880
1881         /*
1882          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1883          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1884          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1885          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1886          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1887          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1888          * keep the complexity of the search down.
1889          */
1890         nodes = node_online_map;
1891         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1892                 unsigned long max_faults = 0;
1893                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1894                 int a, b;
1895
1896                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1897                 if (!find_numa_distance(dist))
1898                         continue;
1899
1900                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1901                         unsigned long faults = 0;
1902                         nodemask_t this_group;
1903                         nodes_clear(this_group);
1904
1905                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1906                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1907                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1908                                         faults += group_faults(p, b);
1909                                         node_set(b, this_group);
1910                                         node_clear(b, nodes);
1911                                 }
1912                         }
1913
1914                         /* Remember the top group. */
1915                         if (faults > max_faults) {
1916                                 max_faults = faults;
1917                                 max_group = this_group;
1918                                 /*
1919                                  * subtle: at the smallest distance there is
1920                                  * just one node left in each "group", the
1921                                  * winner is the preferred nid.
1922                                  */
1923                                 nid = a;
1924                         }
1925                 }
1926                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1927                 if (!max_faults)
1928                         break;
1929                 nodes = max_group;
1930         }
1931         return nid;
1932 }
1933
1934 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1935 {
1936         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1937         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1938         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1939         unsigned long total_faults;
1940         u64 runtime, period;
1941         spinlock_t *group_lock = NULL;
1942
1943         /*
1944          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1945          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1946          * that the field is read in a single access:
1947          */
1948         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1949         if (p->numa_scan_seq == seq)
1950                 return;
1951         p->numa_scan_seq = seq;
1952         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1953
1954         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1955                        p->numa_faults_locality[1];
1956         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1957
1958         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1959         if (p->numa_group) {
1960                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1961                 spin_lock_irq(group_lock);
1962         }
1963
1964         /* Find the node with the highest number of faults */
1965         for_each_online_node(nid) {
1966                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1967                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1968                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1969                 int priv;
1970
1971                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1972                         long diff, f_diff, f_weight;
1973
1974                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1975                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1976                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1977                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1978
1979                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1980                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1981                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1982                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1983
1984                         /*
1985                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1986                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1987                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1988                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1989                          * faults are less important.
1990                          */
1991                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1992                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1993                                    (total_faults + 1);
1994                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1995                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1996
1997                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1998                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1999                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2000                         p->total_numa_faults += diff;
2001                         if (p->numa_group) {
2002                                 /*
2003                                  * safe because we can only change our own group
2004                                  *
2005                                  * mem_idx represents the offset for a given
2006                                  * nid and priv in a specific region because it
2007                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2008                                  */
2009                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2010                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2011                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2012                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2013                         }
2014                 }
2015
2016                 if (faults > max_faults) {
2017                         max_faults = faults;
2018                         max_nid = nid;
2019                 }
2020
2021                 if (group_faults > max_group_faults) {
2022                         max_group_faults = group_faults;
2023                         max_group_nid = nid;
2024                 }
2025         }
2026
2027         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2028
2029         if (p->numa_group) {
2030                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2031                 spin_unlock_irq(group_lock);
2032                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2033         }
2034
2035         if (max_faults) {
2036                 /* Set the new preferred node */
2037                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2038                         sched_setnuma(p, max_nid);
2039
2040                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2041                         numa_migrate_preferred(p);
2042         }
2043 }
2044
2045 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2046 {
2047         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2048 }
2049
2050 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2051 {
2052         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2053                 kfree_rcu(grp, rcu);
2054 }
2055
2056 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2057                         int *priv)
2058 {
2059         struct numa_group *grp, *my_grp;
2060         struct task_struct *tsk;
2061         bool join = false;
2062         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2063         int i;
2064
2065         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2066                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2067                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2068
2069                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2070                 if (!grp)
2071                         return;
2072
2073                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2074                 grp->active_nodes = 1;
2075                 grp->max_faults_cpu = 0;
2076                 spin_lock_init(&grp->lock);
2077                 grp->gid = p->pid;
2078                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2079                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2080                                                 nr_node_ids;
2081
2082                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2083                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2084
2085                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2086
2087                 grp->nr_tasks++;
2088                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2089         }
2090
2091         rcu_read_lock();
2092         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2093
2094         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2095                 goto no_join;
2096
2097         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2098         if (!grp)
2099                 goto no_join;
2100
2101         my_grp = p->numa_group;
2102         if (grp == my_grp)
2103                 goto no_join;
2104
2105         /*
2106          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2107          * the other task will join us.
2108          */
2109         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2110                 goto no_join;
2111
2112         /*
2113          * Tie-break on the grp address.
2114          */
2115         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2116                 goto no_join;
2117
2118         /* Always join threads in the same process. */
2119         if (tsk->mm == current->mm)
2120                 join = true;
2121
2122         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2123         if (flags & TNF_SHARED)
2124                 join = true;
2125
2126         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2127         *priv = !join;
2128
2129         if (join && !get_numa_group(grp))
2130                 goto no_join;
2131
2132         rcu_read_unlock();
2133
2134         if (!join)
2135                 return;
2136
2137         BUG_ON(irqs_disabled());
2138         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2139
2140         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2141                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2142                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2143         }
2144         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2145         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2146
2147         my_grp->nr_tasks--;
2148         grp->nr_tasks++;
2149
2150         spin_unlock(&my_grp->lock);
2151         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2152
2153         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2154
2155         put_numa_group(my_grp);
2156         return;
2157
2158 no_join:
2159         rcu_read_unlock();
2160         return;
2161 }
2162
2163 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2164 {
2165         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2166         void *numa_faults = p->numa_faults;
2167         unsigned long flags;
2168         int i;
2169
2170         if (grp) {
2171                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2172                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2173                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2174                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2175
2176                 grp->nr_tasks--;
2177                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2178                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2179                 put_numa_group(grp);
2180         }
2181
2182         p->numa_faults = NULL;
2183         kfree(numa_faults);
2184 }
2185
2186 /*
2187  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2188  */
2189 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2190 {
2191         struct task_struct *p = current;
2192         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2193         int cpu_node = task_node(current);
2194         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2195         struct numa_group *ng;
2196         int priv;
2197
2198         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2199                 return;
2200
2201         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2202         if (!p->mm)
2203                 return;
2204
2205         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2206         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2207                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2208                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2209
2210                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2211                 if (!p->numa_faults)
2212                         return;
2213
2214                 p->total_numa_faults = 0;
2215                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2216         }
2217
2218         /*
2219          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2220          * to be private if the accessing pid has not changed
2221          */
2222         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2223                 priv = 1;
2224         } else {
2225                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2226                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2227                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2228         }
2229
2230         /*
2231          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2232          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2233          * actively using should be counted as local. This allows the
2234          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2235          */
2236         ng = p->numa_group;
2237         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2238                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2239                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2240                 local = 1;
2241
2242         task_numa_placement(p);
2243
2244         /*
2245          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2246          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2247          */
2248         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2249                 numa_migrate_preferred(p);
2250
2251         if (migrated)
2252                 p->numa_pages_migrated += pages;
2253         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2254                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2255
2256         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2257         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2258         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2259 }
2260
2261 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2262 {
2263         /*
2264          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2265          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2266          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2267          * much of an issue though, since this is just used for
2268          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2269          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2270          */
2271         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2272         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2273 }
2274
2275 /*
2276  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2277  * Triggered from task_tick_numa().
2278  */
2279 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2280 {
2281         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2282         struct task_struct *p = current;
2283         struct mm_struct *mm = p->mm;
2284         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2285         struct vm_area_struct *vma;
2286         unsigned long start, end;
2287         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2288         long pages, virtpages;
2289
2290         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2291
2292         work->next = work; /* protect against double add */
2293         /*
2294          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2295          *
2296          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2297          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2298          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2299          * work.
2300          */
2301         if (p->flags & PF_EXITING)
2302                 return;
2303
2304         if (!mm->numa_next_scan) {
2305                 mm->numa_next_scan = now +
2306                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2307         }
2308
2309         /*
2310          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2311          */
2312         migrate = mm->numa_next_scan;
2313         if (time_before(now, migrate))
2314                 return;
2315
2316         if (p->numa_scan_period == 0) {
2317                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2318                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2319         }
2320
2321         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2322         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2323                 return;
2324
2325         /*
2326          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2327          * the next time around.
2328          */
2329         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2330
2331         start = mm->numa_scan_offset;
2332         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2333         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2334         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2335         if (!pages)
2336                 return;
2337
2338
2339         down_read(&mm->mmap_sem);
2340         vma = find_vma(mm, start);
2341         if (!vma) {
2342                 reset_ptenuma_scan(p);
2343                 start = 0;
2344                 vma = mm->mmap;
2345         }
2346         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2347                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2348                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2349                         continue;
2350                 }
2351
2352                 /*
2353                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2354                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2355                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2356                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2357                  */
2358                 if (!vma->vm_mm ||
2359                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2360                         continue;
2361
2362                 /*
2363                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2364                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2365                  */
2366                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2367                         continue;
2368
2369                 do {
2370                         start = max(start, vma->vm_start);
2371                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2372                         end = min(end, vma->vm_end);
2373                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2374
2375                         /*
2376                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2377                          * hpages that have at least one present PTE that
2378                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2379                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2380                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2381                          * areas faster.
2382                          */
2383                         if (nr_pte_updates)
2384                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2385                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2386
2387                         start = end;
2388                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2389                                 goto out;
2390
2391                         cond_resched();
2392                 } while (end != vma->vm_end);
2393         }
2394
2395 out:
2396         /*
2397          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2398          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2399          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2400          * scanner to the start so check it now.
2401          */
2402         if (vma)
2403                 mm->numa_scan_offset = start;
2404         else
2405                 reset_ptenuma_scan(p);
2406         up_read(&mm->mmap_sem);
2407
2408         /*
2409          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2410          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2411          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2412          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2413          */
2414         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2415                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2416                 p->node_stamp += 32 * diff;
2417         }
2418 }
2419
2420 /*
2421  * Drive the periodic memory faults..
2422  */
2423 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2424 {
2425         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2426         u64 period, now;
2427
2428         /*
2429          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2430          */
2431         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2432                 return;
2433
2434         /*
2435          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2436          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2437          * task needs to have done some actual work before we bother with
2438          * NUMA placement.
2439          */
2440         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2441         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2442
2443         if (now > curr->node_stamp + period) {
2444                 if (!curr->node_stamp)
2445                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2446                 curr->node_stamp += period;
2447
2448                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2449                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2450                         task_work_add(curr, work, true);
2451                 }
2452         }
2453 }
2454 #else
2455 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2456 {
2457 }
2458
2459 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2460 {
2461 }
2462
2463 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2464 {
2465 }
2466 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2467
2468 static void
2469 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2470 {
2471         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2472         if (!parent_entity(se))
2473                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2474 #ifdef CONFIG_SMP
2475         if (entity_is_task(se)) {
2476                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2477
2478                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2479                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2480         }
2481 #endif
2482         cfs_rq->nr_running++;
2483 }
2484
2485 static void
2486 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2487 {
2488         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2489         if (!parent_entity(se))
2490                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2491 #ifdef CONFIG_SMP
2492         if (entity_is_task(se)) {
2493                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2494                 list_del_init(&se->group_node);
2495         }
2496 #endif
2497         cfs_rq->nr_running--;
2498 }
2499
2500 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2501 # ifdef CONFIG_SMP
2502 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2503 {
2504         long tg_weight;
2505
2506         /*
2507          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2508          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2509          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2510          */
2511         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2512         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2513         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2514
2515         return tg_weight;
2516 }
2517
2518 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2519 {
2520         long tg_weight, load, shares;
2521
2522         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2523         load = cfs_rq->load.weight;
2524
2525         shares = (tg->shares * load);
2526         if (tg_weight)
2527                 shares /= tg_weight;
2528
2529         if (shares < MIN_SHARES)
2530                 shares = MIN_SHARES;
2531         if (shares > tg->shares)
2532                 shares = tg->shares;
2533
2534         return shares;
2535 }
2536 # else /* CONFIG_SMP */
2537 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2538 {
2539         return tg->shares;
2540 }
2541 # endif /* CONFIG_SMP */
2542 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2543                             unsigned long weight)
2544 {
2545         if (se->on_rq) {
2546                 /* commit outstanding execution time */
2547                 if (cfs_rq->curr == se)
2548                         update_curr(cfs_rq);
2549                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2550         }
2551
2552         update_load_set(&se->load, weight);
2553
2554         if (se->on_rq)
2555                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2556 }
2557
2558 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2559
2560 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2561 {
2562         struct task_group *tg;
2563         struct sched_entity *se;
2564         long shares;
2565
2566         tg = cfs_rq->tg;
2567         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2568         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2569                 return;
2570 #ifndef CONFIG_SMP
2571         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2572                 return;
2573 #endif
2574         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2575
2576         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2577 }
2578 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2579 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2580 {
2581 }
2582 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2583
2584 #ifdef CONFIG_SMP
2585 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2586 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2587         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2588         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2589         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2590         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2591         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2592         0x85aac367, 0x82cd8698,
2593 };
2594
2595 /*
2596  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2597  * over-estimates when re-combining.
2598  */
2599 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2600             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2601          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2602         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2603 };
2604
2605 /*
2606  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2607  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2608  * were generated:
2609  */
2610 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2611             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2612         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2613 };
2614
2615 /*
2616  * Approximate:
2617  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2618  */
2619 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2620 {
2621         unsigned int local_n;
2622
2623         if (!n)
2624                 return val;
2625         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2626                 return 0;
2627
2628         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2629         local_n = n;
2630
2631         /*
2632          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2633          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2634          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2635          *
2636          * To achieve constant time decay_load.
2637          */
2638         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2639                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2640                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2641         }
2642
2643         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2644         return val;
2645 }
2646
2647 /*
2648  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2649  * average will be: \Sum 1024*y^n
2650  *
2651  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2652  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2653  */
2654 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2655 {
2656         u32 contrib = 0;
2657
2658         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2659                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2660         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2661                 return LOAD_AVG_MAX;
2662
2663         /* Since n < LOAD_AVG_MAX_N, n/LOAD_AVG_PERIOD < 11 */
2664         contrib = __accumulated_sum_N32[n/LOAD_AVG_PERIOD];
2665         n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2666         contrib = decay_load(contrib, n);
2667         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2668 }
2669
2670 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2671
2672 /*
2673  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2674  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2675  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2676  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2677  *
2678  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2679  *      p0            p1           p2
2680  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2681  *
2682  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2683  *
2684  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2685  * following representation of historical load:
2686  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2687  *
2688  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2689  *   y^32 = 0.5
2690  *
2691  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2692  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2693  * (u_0).
2694  *
2695  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2696  * sum again by y is sufficient to update:
2697  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2698  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2699  */
2700 static __always_inline int
2701 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2702                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2703 {
2704         u64 delta, scaled_delta, periods;
2705         u32 contrib;
2706         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2707         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2708
2709         delta = now - sa->last_update_time;
2710         /*
2711          * This should only happen when time goes backwards, which it
2712          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2713          */
2714         if ((s64)delta < 0) {
2715                 sa->last_update_time = now;
2716                 return 0;
2717         }
2718
2719         /*
2720          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2721          * approximation of 1us and fast to compute.
2722          */
2723         delta >>= 10;
2724         if (!delta)
2725                 return 0;
2726         sa->last_update_time = now;
2727
2728         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2729         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2730
2731         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2732         delta_w = sa->period_contrib;
2733         if (delta + delta_w >= 1024) {
2734                 decayed = 1;
2735
2736                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2737                 sa->period_contrib = 0;
2738
2739                 /*
2740                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2741                  * out how much from delta we need to complete the current
2742                  * period and accrue it.
2743                  */
2744                 delta_w = 1024 - delta_w;
2745                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2746                 if (weight) {
2747                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2748                         if (cfs_rq) {
2749                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2750                                                 weight * scaled_delta_w;
2751                         }
2752                 }
2753                 if (running)
2754                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2755
2756                 delta -= delta_w;
2757
2758                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2759                 periods = delta / 1024;
2760                 delta %= 1024;
2761
2762                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2763                 if (cfs_rq) {
2764                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2765                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2766                 }
2767                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2768
2769                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2770                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2771                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2772                 if (weight) {
2773                         sa->load_sum += weight * contrib;
2774                         if (cfs_rq)
2775                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2776                 }
2777                 if (running)
2778                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2779         }
2780
2781         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2782         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2783         if (weight) {
2784                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2785                 if (cfs_rq)
2786                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2787         }
2788         if (running)
2789                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2790
2791         sa->period_contrib += delta;
2792
2793         if (decayed) {
2794                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2795                 if (cfs_rq) {
2796                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2797                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2798                 }
2799                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2800         }
2801
2802         return decayed;
2803 }
2804
2805 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2806 /*
2807  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2808  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2809  */
2810 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2811 {
2812         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2813
2814         /*
2815          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2816          */
2817         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2818                 return;
2819
2820         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2821                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2822                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2823         }
2824 }
2825
2826 /*
2827  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2828  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2829  * including the state of rq->lock, should be made.
2830  */
2831 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2832                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2833 {
2834         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2835                 return;
2836
2837         /*
2838          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2839          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2840          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2841          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2842          * the wakee more load sounds not bad.
2843          */
2844         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2845                 u64 p_last_update_time;
2846                 u64 n_last_update_time;
2847
2848 #ifndef CONFIG_64BIT
2849                 u64 p_last_update_time_copy;
2850                 u64 n_last_update_time_copy;
2851
2852                 do {
2853                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2854                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2855
2856                         smp_rmb();
2857
2858                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2859                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2860
2861                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2862                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2863 #else
2864                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2865                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2866 #endif
2867                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2868                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2869                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2870         }
2871 }
2872 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2873 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2874 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2875
2876 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2877
2878 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2879 {
2880         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2881         int cpu = cpu_of(rq);
2882
2883         if (cpu == smp_processor_id() && &rq->cfs == cfs_rq) {
2884                 unsigned long max = rq->cpu_capacity_orig;
2885
2886                 /*
2887                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2888                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2889                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2890                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2891                  * the next tick/schedule should update.
2892                  *
2893                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2894                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2895                  * number include things like RT tasks.
2896                  *
2897                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2898                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2899                  *
2900                  * See cpu_util().
2901                  */
2902                 cpufreq_update_util(rq_clock(rq),
2903                                     min(cfs_rq->avg.util_avg, max), max);
2904         }
2905 }
2906
2907 /*
2908  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2909  *
2910  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2911  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2912  * values.
2913  */
2914 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2915         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2916         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2917         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2918         res = var - val;                                        \
2919         if (res > var)                                          \
2920                 res = 0;                                        \
2921         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2922 } while (0)
2923
2924 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2925 static inline int
2926 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
2927 {
2928         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2929         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
2930
2931         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2932                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2933                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2934                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2935                 removed_load = 1;
2936         }
2937
2938         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2939                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2940                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2941                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2942                 removed_util = 1;
2943         }
2944
2945         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2946                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2947
2948 #ifndef CONFIG_64BIT
2949         smp_wmb();
2950         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2951 #endif
2952
2953         if (update_freq && (decayed || removed_util))
2954                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2955
2956         return decayed || removed_load;
2957 }
2958
2959 /* Update task and its cfs_rq load average */
2960 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2961 {
2962         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2963         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2964         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2965         int cpu = cpu_of(rq);
2966
2967         /*
2968          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2969          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2970          */
2971         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2972                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2973                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2974
2975         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
2976                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2977 }
2978
2979 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2980 {
2981         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2982                 goto skip_aging;
2983
2984         /*
2985          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2986          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2987          */
2988         if (se->avg.last_update_time) {
2989                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2990                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2991
2992                 /*
2993                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2994                  * absent from the fair class for too long.
2995                  */
2996         }
2997
2998 skip_aging:
2999         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3000         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3001         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3002         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3003         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3004
3005         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3006 }
3007
3008 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3009 {
3010         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3011                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3012                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3013
3014         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3015         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3016         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3017         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3018
3019         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3020 }
3021
3022 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3023 static inline void
3024 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3025 {
3026         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3027         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3028         int migrated, decayed;
3029
3030         migrated = !sa->last_update_time;
3031         if (!migrated) {
3032                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3033                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3034                         cfs_rq->curr == se, NULL);
3035         }
3036
3037         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
3038
3039         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3040         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3041
3042         if (migrated)
3043                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3044
3045         if (decayed || migrated)
3046                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3047 }
3048
3049 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3050 static inline void
3051 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3052 {
3053         update_load_avg(se, 1);
3054
3055         cfs_rq->runnable_load_avg =
3056                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3057         cfs_rq->runnable_load_sum =
3058                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3059 }
3060
3061 #ifndef CONFIG_64BIT
3062 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3063 {
3064         u64 last_update_time_copy;
3065         u64 last_update_time;
3066
3067         do {
3068                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3069                 smp_rmb();
3070                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3071         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3072
3073         return last_update_time;
3074 }
3075 #else
3076 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3077 {
3078         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3079 }
3080 #endif
3081
3082 /*
3083  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3084  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3085  */
3086 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3087 {
3088         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3089         u64 last_update_time;
3090
3091         /*
3092          * Newly created task or never used group entity should not be removed
3093          * from its (source) cfs_rq
3094          */
3095         if (se->avg.last_update_time == 0)
3096                 return;
3097
3098         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3099
3100         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3101         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3102         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3103 }
3104
3105 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3106 {
3107         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3108 }
3109
3110 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3111 {
3112         return cfs_rq->avg.load_avg;
3113 }
3114
3115 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3116
3117 #else /* CONFIG_SMP */
3118
3119 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used)
3120 {
3121         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3122         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3123
3124         cpufreq_trigger_update(rq_clock(rq));
3125 }
3126
3127 static inline void
3128 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3129 static inline void
3130 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3131 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3132
3133 static inline void
3134 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3135 static inline void
3136 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3137
3138 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3139 {
3140         return 0;
3141 }
3142
3143 #endif /* CONFIG_SMP */
3144
3145 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3146 {
3147 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3148         struct task_struct *tsk = NULL;
3149
3150         if (entity_is_task(se))
3151                 tsk = task_of(se);
3152
3153         if (se->statistics.sleep_start) {
3154                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3155
3156                 if ((s64)delta < 0)
3157                         delta = 0;
3158
3159                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3160                         se->statistics.sleep_max = delta;
3161
3162                 se->statistics.sleep_start = 0;
3163                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3164
3165                 if (tsk) {
3166                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3167                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3168                 }
3169         }
3170         if (se->statistics.block_start) {
3171                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3172
3173                 if ((s64)delta < 0)
3174                         delta = 0;
3175
3176                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3177                         se->statistics.block_max = delta;
3178
3179                 se->statistics.block_start = 0;
3180                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3181
3182                 if (tsk) {
3183                         if (tsk->in_iowait) {
3184                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3185                                 se->statistics.iowait_count++;
3186                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3187                         }
3188
3189                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3190
3191                         /*
3192                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3193                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3194                          * amount of time that the task spent sleeping:
3195                          */
3196                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3197                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3198                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3199                                                 delta >> 20);
3200                         }
3201                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3202                 }
3203         }
3204 #endif
3205 }
3206
3207 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3208 {
3209 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3210         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3211
3212         if (d < 0)
3213                 d = -d;
3214
3215         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3216                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3217 #endif
3218 }
3219
3220 static void
3221 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3222 {
3223         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3224
3225         /*
3226          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3227          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3228          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3229          * stays open at the end.
3230          */
3231         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3232                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3233
3234         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3235         if (!initial) {
3236                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3237
3238                 /*
3239                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3240                  * for a gentler effect of sleepers:
3241                  */
3242                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3243                         thresh >>= 1;
3244
3245                 vruntime -= thresh;
3246         }
3247
3248         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3249         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3250 }
3251
3252 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3253
3254 static inline void check_schedstat_required(void)
3255 {
3256 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3257         if (schedstat_enabled())
3258                 return;
3259
3260         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3261         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3262                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3263                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3264                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3265                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3266                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3267                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3268                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3269                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3270         }
3271 #endif
3272 }
3273
3274
3275 /*
3276  * MIGRATION
3277  *
3278  *      dequeue
3279  *        update_curr()
3280  *          update_min_vruntime()
3281  *        vruntime -= min_vruntime
3282  *
3283  *      enqueue
3284  *        update_curr()
3285  *          update_min_vruntime()
3286  *        vruntime += min_vruntime
3287  *
3288  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3289  * min_vruntime are up-to-date.
3290  *
3291  * WAKEUP (remote)
3292  *
3293  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3294  *        vruntime -= min_vruntime
3295  *
3296  *      enqueue
3297  *        update_curr()
3298  *          update_min_vruntime()
3299  *        vruntime += min_vruntime
3300  *
3301  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3302  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3303  */
3304
3305 static void
3306 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3307 {
3308         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3309         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3310
3311         /*
3312          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3313          * update_curr().
3314          */
3315         if (renorm && curr)
3316                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3317
3318         update_curr(cfs_rq);
3319
3320         /*
3321          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3322          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3323          * placed in the past could significantly boost this task to the
3324          * fairness detriment of existing tasks.
3325          */
3326         if (renorm && !curr)
3327                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3328
3329         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3330         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3331         update_cfs_shares(cfs_rq);
3332
3333         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3334                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3335                 if (schedstat_enabled())
3336                         enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3337         }
3338
3339         check_schedstat_required();
3340         if (schedstat_enabled()) {
3341                 update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3342                 check_spread(cfs_rq, se);
3343         }
3344         if (!curr)
3345                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3346         se->on_rq = 1;
3347
3348         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3349                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3350                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3351         }
3352 }
3353
3354 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3355 {
3356         for_each_sched_entity(se) {
3357                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3358                 if (cfs_rq->last != se)
3359                         break;
3360
3361                 cfs_rq->last = NULL;
3362         }
3363 }
3364
3365 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3366 {
3367         for_each_sched_entity(se) {
3368                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3369                 if (cfs_rq->next != se)
3370                         break;
3371
3372                 cfs_rq->next = NULL;
3373         }
3374 }
3375
3376 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3377 {
3378         for_each_sched_entity(se) {
3379                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3380                 if (cfs_rq->skip != se)
3381                         break;
3382
3383                 cfs_rq->skip = NULL;
3384         }
3385 }
3386
3387 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3388 {
3389         if (cfs_rq->last == se)
3390                 __clear_buddies_last(se);
3391
3392         if (cfs_rq->next == se)
3393                 __clear_buddies_next(se);
3394
3395         if (cfs_rq->skip == se)
3396                 __clear_buddies_skip(se);
3397 }
3398
3399 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3400
3401 static void
3402 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3403 {
3404         /*
3405          * Update run-time statistics of the 'current'.
3406          */
3407         update_curr(cfs_rq);
3408         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3409
3410         if (schedstat_enabled())
3411                 update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3412
3413         clear_buddies(cfs_rq, se);
3414
3415         if (se != cfs_rq->curr)
3416                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3417         se->on_rq = 0;
3418         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3419
3420         /*
3421          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3422          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3423          * movement in our normalized position.
3424          */
3425         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3426                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3427
3428         /* return excess runtime on last dequeue */
3429         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3430
3431         update_min_vruntime(cfs_rq);
3432         update_cfs_shares(cfs_rq);
3433 }
3434
3435 /*
3436  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3437  */
3438 static void
3439 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3440 {
3441         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3442         struct sched_entity *se;
3443         s64 delta;
3444
3445         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3446         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3447         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3448                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3449                 /*
3450                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3451                  * re-elected due to buddy favours.
3452                  */
3453                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3454                 return;
3455         }
3456
3457         /*
3458          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3459          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3460          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3461          */
3462         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3463                 return;
3464
3465         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3466         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3467
3468         if (delta < 0)
3469                 return;
3470
3471         if (delta > ideal_runtime)
3472                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3473 }
3474
3475 static void
3476 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3477 {
3478         /* 'current' is not kept within the tree. */
3479         if (se->on_rq) {
3480                 /*
3481                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3482                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3483                  * runqueue.
3484                  */
3485                 if (schedstat_enabled())
3486                         update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3487                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3488                 update_load_avg(se, 1);
3489         }
3490
3491         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3492         cfs_rq->curr = se;
3493 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3494         /*
3495          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3496          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3497          * when there are only lesser-weight tasks around):
3498          */
3499         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3500                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3501                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3502         }
3503 #endif
3504         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3505 }
3506
3507 static int
3508 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3509
3510 /*
3511  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3512  * 1) keep things fair between processes/task groups
3513  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3514  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3515  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3516  */
3517 static struct sched_entity *
3518 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3519 {
3520         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3521         struct sched_entity *se;
3522
3523         /*
3524          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3525          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3526          */
3527         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3528                 left = curr;
3529
3530         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3531
3532         /*
3533          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3534          * be done without getting too unfair.
3535          */
3536         if (cfs_rq->skip == se) {
3537                 struct sched_entity *second;
3538
3539                 if (se == curr) {
3540                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3541                 } else {
3542                         second = __pick_next_entity(se);
3543                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3544                                 second = curr;
3545                 }
3546
3547                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3548                         se = second;
3549         }
3550
3551         /*
3552          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3553          */
3554         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3555                 se = cfs_rq->last;
3556
3557         /*
3558          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3559          */
3560         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3561                 se = cfs_rq->next;
3562
3563         clear_buddies(cfs_rq, se);
3564
3565         return se;
3566 }
3567
3568 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3569
3570 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3571 {
3572         /*
3573          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3574          * was not called and update_curr() has to be done:
3575          */
3576         if (prev->on_rq)
3577                 update_curr(cfs_rq);
3578
3579         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3580         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3581
3582         if (schedstat_enabled()) {
3583                 check_spread(cfs_rq, prev);
3584                 if (prev->on_rq)
3585                         update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3586         }
3587
3588         if (prev->on_rq) {
3589                 /* Put 'current' back into the tree. */
3590                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3591                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3592                 update_load_avg(prev, 0);
3593         }
3594         cfs_rq->curr = NULL;
3595 }
3596
3597 static void
3598 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3599 {
3600         /*
3601          * Update run-time statistics of the 'current'.
3602          */
3603         update_curr(cfs_rq);
3604
3605         /*
3606          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3607          */
3608         update_load_avg(curr, 1);
3609         update_cfs_shares(cfs_rq);
3610
3611 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3612         /*
3613          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3614          * validating it and just reschedule.
3615          */
3616         if (queued) {
3617                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3618                 return;
3619         }
3620         /*
3621          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3622          */
3623         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3624                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3625                 return;
3626 #endif
3627
3628         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3629                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3630 }
3631
3632
3633 /**************************************************
3634  * CFS bandwidth control machinery
3635  */
3636
3637 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3638
3639 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3640 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3641
3642 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3643 {
3644         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3645 }
3646
3647 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3648 {
3649         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3650 }
3651
3652 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3653 {
3654         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3655 }
3656 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3657 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3658 {
3659         return true;
3660 }
3661
3662 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3663 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3664 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3665
3666 /*
3667  * default period for cfs group bandwidth.
3668  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3669  */
3670 static inline u64 default_cfs_period(void)
3671 {
3672         return 100000000ULL;
3673 }
3674
3675 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3676 {
3677         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3678 }
3679
3680 /*
3681  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3682  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3683  * additional synchronization around rq->lock.
3684  *
3685  * requires cfs_b->lock
3686  */
3687 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3688 {
3689         u64 now;
3690
3691         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3692                 return;
3693
3694         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3695         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3696         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3697 }
3698
3699 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3700 {
3701         return &tg->cfs_bandwidth;
3702 }
3703
3704 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3705 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3706 {
3707         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3708                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3709
3710         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3711 }
3712
3713 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3714 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3715 {
3716         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3717         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3718         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3719
3720         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3721         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3722
3723         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3724         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3725                 amount = min_amount;
3726         else {
3727                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3728
3729                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3730                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3731                         cfs_b->runtime -= amount;
3732                         cfs_b->idle = 0;
3733                 }
3734         }
3735         expires = cfs_b->runtime_expires;
3736         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3737
3738         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3739         /*
3740          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3741          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3742          * issued.
3743          */
3744         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3745                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3746
3747         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3748 }
3749
3750 /*
3751  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3752  * fact that rq->clock snapshots this value.
3753  */
3754 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3755 {
3756         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3757
3758         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3759         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3760                 return;
3761
3762         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3763                 return;
3764
3765         /*
3766          * If the local deadline has passed we have to consider the
3767          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3768          * has not truly expired.
3769          *
3770          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3771          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3772          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3773          * exact equality, so a partial write will still work.
3774          */
3775
3776         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3777                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3778                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3779         } else {
3780                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3781                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3782         }
3783 }
3784
3785 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3786 {
3787         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3788         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3789         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3790
3791         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3792                 return;
3793
3794         /*
3795          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3796          * hierarchy can be throttled
3797          */
3798         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3799                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3800 }
3801
3802 static __always_inline
3803 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3804 {
3805         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3806                 return;
3807
3808         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3809 }
3810
3811 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3812 {
3813         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3814 }
3815
3816 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3817 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3818 {
3819         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3820 }
3821
3822 /*
3823  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3824  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3825  * load-balance operations.
3826  */
3827 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3828                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3829 {
3830         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3831
3832         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3833         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3834
3835         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3836                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3837 }
3838
3839 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3840 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3841 {
3842         struct rq *rq = data;
3843         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3844
3845         cfs_rq->throttle_count--;
3846 #ifdef CONFIG_SMP
3847         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3848                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3849                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3850                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3851         }
3852 #endif
3853
3854         return 0;
3855 }
3856
3857 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3858 {
3859         struct rq *rq = data;
3860         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3861
3862         /* group is entering throttled state, stop time */
3863         if (!cfs_rq->throttle_count)
3864                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3865         cfs_rq->throttle_count++;
3866
3867         return 0;
3868 }
3869
3870 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3871 {
3872         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3873         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3874         struct sched_entity *se;
3875         long task_delta, dequeue = 1;
3876         bool empty;
3877
3878         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3879
3880         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3881         rcu_read_lock();
3882         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3883         rcu_read_unlock();
3884
3885         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3886         for_each_sched_entity(se) {
3887                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3888                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3889                 if (!se->on_rq)
3890                         break;
3891
3892                 if (dequeue)
3893                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3894                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3895
3896                 if (qcfs_rq->load.weight)
3897                         dequeue = 0;
3898         }
3899
3900         if (!se)
3901                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3902
3903         cfs_rq->throttled = 1;
3904         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3905         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3906         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3907
3908         /*
3909          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3910          * distribute_cfs_runtime will not see us
3911          */
3912         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3913
3914         /*
3915          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3916          * timer is running.
3917          */
3918         if (empty)
3919                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3920
3921         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3922 }
3923
3924 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3925 {
3926         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3927         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3928         struct sched_entity *se;
3929         int enqueue = 1;
3930         long task_delta;
3931
3932         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3933
3934         cfs_rq->throttled = 0;
3935
3936         update_rq_clock(rq);
3937
3938         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3939         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3940         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3941         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3942
3943         /* update hierarchical throttle state */
3944         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3945
3946         if (!cfs_rq->load.weight)
3947                 return;
3948
3949         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3950         for_each_sched_entity(se) {
3951                 if (se->on_rq)
3952                         enqueue = 0;
3953
3954                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3955                 if (enqueue)
3956                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3957                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3958
3959                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3960                         break;
3961         }
3962
3963         if (!se)
3964                 add_nr_running(rq, task_delta);
3965
3966         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3967         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3968                 resched_curr(rq);
3969 }
3970
3971 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3972                 u64 remaining, u64 expires)
3973 {
3974         struct cfs_rq *cfs_rq;
3975         u64 runtime;
3976         u64 starting_runtime = remaining;
3977
3978         rcu_read_lock();
3979         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3980                                 throttled_list) {
3981                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3982
3983                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3984                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3985                         goto next;
3986
3987                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3988                 if (runtime > remaining)
3989                         runtime = remaining;
3990                 remaining -= runtime;
3991
3992                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3993                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3994
3995                 /* we check whether we're throttled above */
3996                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3997                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3998
3999 next:
4000                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
4001
4002                 if (!remaining)
4003                         break;
4004         }
4005         rcu_read_unlock();
4006
4007         return starting_runtime - remaining;
4008 }
4009
4010 /*
4011  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4012  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4013  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4014  * used to track this state.
4015  */
4016 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4017 {
4018         u64 runtime, runtime_expires;
4019         int throttled;
4020
4021         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4022         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4023                 goto out_deactivate;
4024
4025         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4026         cfs_b->nr_periods += overrun;
4027
4028         /*
4029          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4030          * we're going inactive then everything else can be deferred
4031          */
4032         if (cfs_b->idle && !throttled)
4033                 goto out_deactivate;
4034
4035         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4036
4037         if (!throttled) {
4038                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4039                 cfs_b->idle = 1;
4040                 return 0;
4041         }
4042
4043         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4044         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4045
4046         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4047
4048         /*
4049          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4050          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4051          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4052          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4053          * only by limited amounts in that extreme case.
4054          */
4055         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4056                 runtime = cfs_b->runtime;
4057                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4058                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4059                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4060                                                  runtime_expires);
4061                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4062
4063                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4064
4065                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4066         }
4067
4068         /*
4069          * While we are ensured activity in the period following an
4070          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4071          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4072          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4073          */
4074         cfs_b->idle = 0;
4075
4076         return 0;
4077
4078 out_deactivate:
4079         return 1;
4080 }
4081
4082 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4083 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4084 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4085 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4086 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4087 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4088
4089 /*
4090  * Are we near the end of the current quota period?
4091  *
4092  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4093  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4094  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4095  */
4096 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4097 {
4098         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4099         u64 remaining;
4100
4101         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4102         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4103                 return 1;
4104
4105         /* is a quota refresh about to occur? */
4106         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4107         if (remaining < min_expire)
4108                 return 1;
4109
4110         return 0;
4111 }
4112
4113 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4114 {
4115         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4116
4117         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4118         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4119                 return;
4120
4121         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4122                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4123                         HRTIMER_MODE_REL);
4124 }
4125
4126 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4127 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4128 {
4129         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4130         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4131
4132         if (slack_runtime <= 0)
4133                 return;
4134
4135         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4136         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4137             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4138                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4139
4140                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4141                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4142                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4143                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4144         }
4145         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4146
4147         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4148         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4149 }
4150
4151 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4152 {
4153         if (!cfs_bandwidth_used())
4154                 return;
4155
4156         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4157                 return;
4158
4159         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4160 }
4161
4162 /*
4163  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4164  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4165  */
4166 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4167 {
4168         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4169         u64 expires;
4170
4171         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4172         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4173         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4174                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4175                 return;
4176         }
4177
4178         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4179                 runtime = cfs_b->runtime;
4180
4181         expires = cfs_b->runtime_expires;
4182         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4183
4184         if (!runtime)
4185                 return;
4186
4187         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4188
4189         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4190         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4191                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4192         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4193 }
4194
4195 /*
4196  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4197  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4198  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4199  */
4200 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4201 {
4202         if (!cfs_bandwidth_used())
4203                 return;
4204
4205         /* Synchronize hierarchical throttle counter: */
4206         if (unlikely(!cfs_rq->throttle_uptodate)) {
4207                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4208                 struct cfs_rq *pcfs_rq;
4209                 struct task_group *tg;
4210
4211                 cfs_rq->throttle_uptodate = 1;
4212
4213                 /* Get closest up-to-date node, because leaves go first: */
4214                 for (tg = cfs_rq->tg->parent; tg; tg = tg->parent) {
4215                         pcfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4216                         if (pcfs_rq->throttle_uptodate)
4217                                 break;
4218                 }
4219                 if (tg) {
4220                         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4221                         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4222                 }
4223         }
4224
4225         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4226         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4227                 return;
4228
4229         /* ensure the group is not already throttled */
4230         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4231                 return;
4232
4233         /* update runtime allocation */
4234         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4235         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4236                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4237 }
4238
4239 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4240 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4241 {
4242         if (!cfs_bandwidth_used())
4243                 return false;
4244
4245         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4246                 return false;
4247
4248         /*
4249          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4250          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4251          */
4252         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4253                 return true;
4254
4255         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4256         return true;
4257 }
4258
4259 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4260 {
4261         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4262                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4263
4264         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4265
4266         return HRTIMER_NORESTART;
4267 }
4268
4269 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4270 {
4271         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4272                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4273         int overrun;
4274         int idle = 0;
4275
4276         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4277         for (;;) {
4278                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4279                 if (!overrun)
4280                         break;
4281
4282                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4283         }
4284         if (idle)
4285                 cfs_b->period_active = 0;
4286         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4287
4288         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4289 }
4290
4291 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4292 {
4293         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4294         cfs_b->runtime = 0;
4295         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4296         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4297
4298         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4299         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4300         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4301         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4302         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4303 }
4304
4305 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4306 {
4307         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4308         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4309 }
4310
4311 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4312 {
4313         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4314
4315         if (!cfs_b->period_active) {
4316                 cfs_b->period_active = 1;
4317                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4318                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4319         }
4320 }
4321
4322 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4323 {
4324         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4325         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4326                 return;
4327
4328         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4329         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4330 }
4331
4332 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4333 {
4334         struct cfs_rq *cfs_rq;
4335
4336         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4337                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4338
4339                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4340                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4341                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4342         }
4343 }
4344
4345 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4346 {
4347         struct cfs_rq *cfs_rq;
4348
4349         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4350                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4351                         continue;
4352
4353                 /*
4354                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4355                  * there's some valid quota amount
4356                  */
4357                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4358                 /*
4359                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4360                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4361                  */
4362                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4363
4364                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4365                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4366         }
4367 }
4368
4369 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4370 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4371 {
4372         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4373 }
4374
4375 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4376 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4377 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4378 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4379
4380 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4381 {
4382         return 0;
4383 }
4384
4385 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4386 {
4387         return 0;
4388 }
4389
4390 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4391                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4392 {
4393         return 0;
4394 }
4395
4396 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4397
4398 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4399 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4400 #endif
4401
4402 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4403 {
4404         return NULL;
4405 }
4406 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4407 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4408 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4409
4410 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4411
4412 /**************************************************
4413  * CFS operations on tasks:
4414  */
4415
4416 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4417 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4418 {
4419         struct sched_entity *se = &p->se;
4420         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4421
4422         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4423
4424         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4425                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4426                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4427                 s64 delta = slice - ran;
4428
4429                 if (delta < 0) {
4430                         if (rq->curr == p)
4431                                 resched_curr(rq);
4432                         return;
4433                 }
4434                 hrtick_start(rq, delta);
4435         }
4436 }
4437
4438 /*
4439  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4440  * current task is from our class and nr_running is low enough
4441  * to matter.
4442  */
4443 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4444 {
4445         struct task_struct *curr = rq->curr;
4446
4447         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4448                 return;
4449
4450         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4451                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4452 }
4453 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4454 static inline void
4455 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4456 {
4457 }
4458
4459 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4460 {
4461 }
4462 #endif
4463
4464 /*
4465  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4466  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4467  * then put the task into the rbtree:
4468  */
4469 static void
4470 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4471 {
4472         struct cfs_rq *cfs_rq;
4473         struct sched_entity *se = &p->se;
4474
4475         for_each_sched_entity(se) {
4476                 if (se->on_rq)
4477                         break;
4478                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4479                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4480
4481                 /*
4482                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4483                  *
4484                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4485                  * post the final h_nr_running increment below.
4486                 */
4487                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4488                         break;
4489                 cfs_rq->h_nr_running++;
4490
4491                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4492         }
4493
4494         for_each_sched_entity(se) {
4495                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4496                 cfs_rq->h_nr_running++;
4497
4498                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4499                         break;
4500
4501                 update_load_avg(se, 1);
4502                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4503         }
4504
4505         if (!se)
4506                 add_nr_running(rq, 1);
4507
4508         hrtick_update(rq);
4509 }
4510
4511 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4512
4513 /*
4514  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4515  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4516  * update the fair scheduling stats:
4517  */
4518 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4519 {
4520         struct cfs_rq *cfs_rq;
4521         struct sched_entity *se = &p->se;
4522         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4523
4524         for_each_sched_entity(se) {
4525                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4526                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4527
4528                 /*
4529                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4530                  *
4531                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4532                  * post the final h_nr_running decrement below.
4533                 */
4534                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4535                         break;
4536                 cfs_rq->h_nr_running--;
4537
4538                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4539                 if (cfs_rq->load.weight) {
4540                         /*
4541                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4542                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4543                          */
4544                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4545                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4546
4547                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4548                         se = parent_entity(se);
4549                         break;
4550                 }
4551                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4552         }
4553
4554         for_each_sched_entity(se) {
4555                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4556                 cfs_rq->h_nr_running--;
4557
4558                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4559                         break;
4560
4561                 update_load_avg(se, 1);
4562                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4563         }
4564
4565         if (!se)
4566                 sub_nr_running(rq, 1);
4567
4568         hrtick_update(rq);
4569 }
4570
4571 #ifdef CONFIG_SMP
4572 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4573 /*
4574  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4575  */
4576
4577 /*
4578  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4579  *
4580  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4581  *
4582  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4583  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4584  *
4585  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4586  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4587  *
4588  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4589  *
4590  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4591  *
4592  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4593  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4594  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4595  * fixed_power_int())
4596  *
4597  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4598  */
4599 #define DEGRADE_SHIFT           7
4600
4601 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4602 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4603         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4604         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4605         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4606         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4607         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4608 };
4609
4610 /*
4611  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4612  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4613  * adding any new load.
4614  */
4615 static unsigned long
4616 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4617 {
4618         int j = 0;
4619
4620         if (!missed_updates)
4621                 return load;
4622
4623         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4624                 return 0;
4625
4626         if (idx == 1)
4627                 return load >> missed_updates;
4628
4629         while (missed_updates) {
4630                 if (missed_updates % 2)
4631                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4632
4633                 missed_updates >>= 1;
4634                 j++;
4635         }
4636         return load;
4637 }
4638 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4639
4640 /**
4641  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4642  * @this_rq: The rq to update statistics for
4643  * @this_load: The current load
4644  * @pending_updates: The number of missed updates
4645  *
4646  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4647  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4648  *
4649  * This function computes a decaying average:
4650  *
4651  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4652  *
4653  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4654  * the @pending_updates argument.
4655  *
4656  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4657  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4658  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4659  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4660  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4661  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4662  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4663  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4664  *
4665  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4666  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4667  *
4668  * For regular NOHZ, this reduces to:
4669  *
4670  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4671  *
4672  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4673  * term.
4674  */
4675 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4676                             unsigned long pending_updates)
4677 {
4678         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
4679         int i, scale;
4680
4681         this_rq->nr_load_updates++;
4682
4683         /* Update our load: */
4684         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4685         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4686                 unsigned long old_load, new_load;
4687
4688                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4689
4690                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4691 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4692                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4693                 if (tickless_load) {
4694                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4695                         /*
4696                          * old_load can never be a negative value because a
4697                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4698                          * original tickless_load.
4699                          */
4700                         old_load += tickless_load;
4701                 }
4702 #endif
4703                 new_load = this_load;
4704                 /*
4705                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4706                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4707                  * example.
4708                  */
4709                 if (new_load > old_load)
4710                         new_load += scale - 1;
4711
4712                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4713         }
4714
4715         sched_avg_update(this_rq);
4716 }
4717
4718 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4719 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4720 {
4721         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4722 }
4723
4724 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4725 /*
4726  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4727  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4728  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4729  *
4730  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
4731  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
4732  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
4733  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
4734  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
4735  *
4736  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4737  */
4738
4739 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4740                                  unsigned long curr_jiffies,
4741                                  unsigned long load)
4742 {
4743         unsigned long pending_updates;
4744
4745         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4746         if (pending_updates) {
4747                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4748                 /*
4749                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4750                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4751                  * its weighted load.
4752                  */
4753                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
4754         }
4755 }
4756
4757 /*
4758  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4759  * idle balance.
4760  */
4761 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
4762 {
4763         /*
4764          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4765          */
4766         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4767                 return;
4768
4769         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
4770 }
4771
4772 /*
4773  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
4774  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
4775  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
4776  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
4777  */
4778 void cpu_load_update_nohz_start(void)
4779 {
4780         struct rq *this_rq = this_rq();
4781
4782         /*
4783          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
4784          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
4785          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
4786          */
4787         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4788 }
4789
4790 /*
4791  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
4792  */
4793 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
4794 {
4795         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4796         struct rq *this_rq = this_rq();
4797         unsigned long load;
4798
4799         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4800                 return;
4801
4802         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4803         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4804         update_rq_clock(this_rq);
4805         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
4806         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4807 }
4808 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4809 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4810                                         unsigned long curr_jiffies,
4811                                         unsigned long load) { }
4812 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4813
4814 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
4815 {
4816 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4817         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
4818         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
4819 #endif
4820         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
4821 }
4822
4823 /*
4824  * Called from scheduler_tick()
4825  */
4826 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
4827 {
4828         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4829
4830         if (tick_nohz_tick_stopped())
4831                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
4832         else
4833                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
4834 }
4835
4836 /*
4837  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4838  * according to the scheduling class and "nice" value.
4839  *
4840  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4841  * balance conservatively.
4842  */
4843 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4844 {
4845         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4846         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4847
4848         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4849                 return total;
4850
4851         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4852 }
4853
4854 /*
4855  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4856  * according to the scheduling class and "nice" value.
4857  */
4858 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4859 {
4860         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4861         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4862
4863         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4864                 return total;
4865
4866         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4867 }
4868
4869 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4870 {
4871         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4872 }
4873
4874 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4875 {
4876         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4877 }
4878
4879 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4880 {
4881         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4882         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4883         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4884
4885         if (nr_running)
4886                 return load_avg / nr_running;
4887
4888         return 0;
4889 }
4890
4891 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4892 /*
4893  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4894  *
4895  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4896  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4897  * can calculate the shift in shares.
4898  *
4899  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4900  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4901  * total group weight.
4902  *
4903  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4904  * distribution (s_i) using:
4905  *
4906  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4907  *
4908  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4909  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4910  * shares distribution (s_i):
4911  *
4912  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4913  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4914  *
4915  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4916  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4917  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4918  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4919  *
4920  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4921  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4922  *
4923  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4924  *
4925  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4926  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4927  * weight and shares distributions like:
4928  *
4929  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4930  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4931  *
4932  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4933  *
4934  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4935  *
4936  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4937  *
4938  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4939  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4940  * 4/7) times the weight of the group.
4941  */
4942 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4943 {
4944         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4945
4946         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4947                 return wl;
4948
4949         for_each_sched_entity(se) {
4950                 long w, W;
4951
4952                 tg = se->my_q->tg;
4953
4954                 /*
4955                  * W = @wg + \Sum rw_j
4956                  */
4957                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4958
4959                 /*
4960                  * w = rw_i + @wl
4961                  */
4962                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4963
4964                 /*
4965                  * wl = S * s'_i; see (2)
4966                  */
4967                 if (W > 0 && w < W)
4968                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4969                 else
4970                         wl = tg->shares;
4971
4972                 /*
4973                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4974                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4975                  * calc_cfs_shares().
4976                  */
4977                 if (wl < MIN_SHARES)
4978                         wl = MIN_SHARES;
4979
4980                 /*
4981                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4982                  */
4983                 wl -= se->avg.load_avg;
4984
4985                 /*
4986                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4987                  * the final effective load change on the root group. Since
4988                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4989                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4990                  * resulting from this level per the above.
4991                  */
4992                 wg = 0;
4993         }
4994
4995         return wl;
4996 }
4997 #else
4998
4999 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5000 {
5001         return wl;
5002 }
5003
5004 #endif
5005
5006 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5007 {
5008         /*
5009          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5010          * jiffy will not have built up many flips.
5011          */
5012         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5013                 current->wakee_flips >>= 1;
5014                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5015         }
5016
5017         if (current->last_wakee != p) {
5018                 current->last_wakee = p;
5019                 current->wakee_flips++;
5020         }
5021 }
5022
5023 /*
5024  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5025  *
5026  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5027  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5028  *
5029  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5030  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5031  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5032  *
5033  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5034  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5035  *
5036  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5037  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5038  * socket size.
5039  */
5040 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5041 {
5042         unsigned int master = current->wakee_flips;
5043         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5044         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5045
5046         if (master < slave)
5047                 swap(master, slave);
5048         if (slave < factor || master < slave * factor)
5049                 return 0;
5050         return 1;
5051 }
5052
5053 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5054 {
5055         s64 this_load, load;
5056         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5057         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5058         struct task_group *tg;
5059         unsigned long weight;
5060         int balanced;
5061
5062         idx       = sd->wake_idx;
5063         this_cpu  = smp_processor_id();
5064         prev_cpu  = task_cpu(p);
5065         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5066         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5067
5068         /*
5069          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5070          * effect of the currently running task from the load
5071          * of the current CPU:
5072          */
5073         if (sync) {
5074                 tg = task_group(current);
5075                 weight = current->se.avg.load_avg;
5076
5077                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5078                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5079         }
5080
5081         tg = task_group(p);
5082         weight = p->se.avg.load_avg;
5083
5084         /*
5085          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5086          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5087          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5088          * about that, so that's good too.
5089          *
5090          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5091          * task to be woken on this_cpu.
5092          */
5093         this_eff_load = 100;
5094         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5095
5096         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5097         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5098
5099         if (this_load > 0) {
5100                 this_eff_load *= this_load +
5101                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5102
5103                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5104         }
5105
5106         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5107
5108         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5109
5110         if (!balanced)
5111                 return 0;
5112
5113         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5114         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5115
5116         return 1;
5117 }
5118
5119 /*
5120  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5121  * domain.
5122  */
5123 static struct sched_group *
5124 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5125                   int this_cpu, int sd_flag)
5126 {
5127         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5128         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5129         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5130         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5131
5132         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5133                 load_idx = sd->wake_idx;
5134
5135         do {
5136                 unsigned long load, avg_load;
5137                 int local_group;
5138                 int i;
5139
5140                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5141                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5142                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5143                         continue;
5144
5145                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5146                                                sched_group_cpus(group));
5147
5148                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5149                 avg_load = 0;
5150
5151                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5152                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5153                         if (local_group)
5154                                 load = source_load(i, load_idx);
5155                         else
5156                                 load = target_load(i, load_idx);
5157
5158                         avg_load += load;
5159                 }
5160
5161                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5162                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5163
5164                 if (local_group) {
5165                         this_load = avg_load;
5166                 } else if (avg_load < min_load) {
5167                         min_load = avg_load;
5168                         idlest = group;
5169                 }
5170         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5171
5172         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5173                 return NULL;
5174         return idlest;
5175 }
5176
5177 /*
5178  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5179  */
5180 static int
5181 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5182 {
5183         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5184         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5185         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5186         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5187         int shallowest_idle_cpu = -1;
5188         int i;
5189
5190         /* Traverse only the allowed CPUs */
5191         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5192                 if (idle_cpu(i)) {
5193                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5194                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5195                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5196                                 /*
5197                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5198                                  * has the smallest exit latency irrespective
5199                                  * of any idle timestamp.
5200                                  */
5201                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5202                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5203                                 shallowest_idle_cpu = i;
5204                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5205                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5206                                 /*
5207                                  * If equal or no active idle state, then
5208                                  * the most recently idled CPU might have
5209                                  * a warmer cache.
5210                                  */
5211                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5212                                 shallowest_idle_cpu = i;
5213                         }
5214                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5215                         load = weighted_cpuload(i);
5216                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5217                                 min_load = load;
5218                                 least_loaded_cpu = i;
5219                         }
5220                 }
5221         }
5222
5223         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5224 }
5225
5226 /*
5227  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5228  */
5229 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5230 {
5231         struct sched_domain *sd;
5232         struct sched_group *sg;
5233         int i = task_cpu(p);
5234
5235         if (idle_cpu(target))
5236                 return target;
5237
5238         /*
5239          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5240          */
5241         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5242                 return i;
5243
5244         /*
5245          * Otherwise, iterate the domains and find an eligible idle cpu.
5246          *
5247          * A completely idle sched group at higher domains is more
5248          * desirable than an idle group at a lower level, because lower
5249          * domains have smaller groups and usually share hardware
5250          * resources which causes tasks to contend on them, e.g. x86
5251          * hyperthread siblings in the lowest domain (SMT) can contend
5252          * on the shared cpu pipeline.
5253          *
5254          * However, while we prefer idle groups at higher domains
5255          * finding an idle cpu at the lowest domain is still better than
5256          * returning 'target', which we've already established, isn't
5257          * idle.
5258          */
5259         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5260         for_each_lower_domain(sd) {
5261                 sg = sd->groups;
5262                 do {
5263                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5264                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5265                                 goto next;
5266
5267                         /* Ensure the entire group is idle */
5268                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5269                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5270                                         goto next;
5271                         }
5272
5273                         /*
5274                          * It doesn't matter which cpu we pick, the
5275                          * whole group is idle.
5276                          */
5277                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5278                                         tsk_cpus_allowed(p));
5279                         goto done;
5280 next:
5281                         sg = sg->next;
5282                 } while (sg != sd->groups);
5283         }
5284 done:
5285         return target;
5286 }
5287
5288 /*
5289  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5290  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5291  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5292  * CFS task (ie cpu_capacity).
5293  *
5294  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5295  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5296  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5297  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5298  * (arch_scale_freq_capacity()).
5299  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5300  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5301  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5302  *
5303  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5304  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5305  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5306  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5307  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5308  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5309  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5310  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5311  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5312  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5313  */
5314 static int cpu_util(int cpu)
5315 {
5316         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5317         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5318
5319         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5320 }
5321
5322 /*
5323  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5324  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5325  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5326  *
5327  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5328  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5329  *
5330  * Returns the target cpu number.
5331  *
5332  * preempt must be disabled.
5333  */
5334 static int
5335 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5336 {
5337         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5338         int cpu = smp_processor_id();
5339         int new_cpu = prev_cpu;
5340         int want_affine = 0;
5341         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5342
5343         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5344                 record_wakee(p);
5345                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5346         }
5347
5348         rcu_read_lock();
5349         for_each_domain(cpu, tmp) {
5350                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5351                         break;
5352
5353                 /*
5354                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5355                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5356                  */
5357                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5358                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5359                         affine_sd = tmp;
5360                         break;
5361                 }
5362
5363                 if (tmp->flags & sd_flag)
5364                         sd = tmp;
5365                 else if (!want_affine)
5366                         break;
5367         }
5368
5369         if (affine_sd) {
5370                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5371                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5372                         new_cpu = cpu;
5373         }
5374
5375         if (!sd) {
5376                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5377                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5378
5379         } else while (sd) {
5380                 struct sched_group *group;
5381                 int weight;
5382
5383                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5384                         sd = sd->child;
5385                         continue;
5386                 }
5387
5388                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5389                 if (!group) {
5390                         sd = sd->child;
5391                         continue;
5392                 }
5393
5394                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5395                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5396                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5397                         sd = sd->child;
5398                         continue;
5399                 }
5400
5401                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5402                 cpu = new_cpu;
5403                 weight = sd->span_weight;
5404                 sd = NULL;
5405                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5406                         if (weight <= tmp->span_weight)
5407                                 break;
5408                         if (tmp->flags & sd_flag)
5409                                 sd = tmp;
5410                 }
5411                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5412         }
5413         rcu_read_unlock();
5414
5415         return new_cpu;
5416 }
5417
5418 /*
5419  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5420  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5421  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5422  */
5423 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5424 {
5425         /*
5426          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
5427          * deal with this by subtracting the old and adding the new
5428          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
5429          * the task on the new runqueue.
5430          */
5431         if (p->state == TASK_WAKING) {
5432                 struct sched_entity *se = &p->se;
5433                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5434                 u64 min_vruntime;
5435
5436 #ifndef CONFIG_64BIT
5437                 u64 min_vruntime_copy;
5438
5439                 do {
5440                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
5441                         smp_rmb();
5442                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5443                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
5444 #else
5445                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5446 #endif
5447
5448                 se->vruntime -= min_vruntime;
5449         }
5450
5451         /*
5452          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5453          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5454          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5455          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5456          * load sounds not bad.
5457          */
5458         remove_entity_load_avg(&p->se);
5459
5460         /* Tell new CPU we are migrated */
5461         p->se.avg.last_update_time = 0;
5462
5463         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5464         p->se.exec_start = 0;
5465 }
5466
5467 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5468 {
5469         remove_entity_load_avg(&p->se);
5470 }
5471 #endif /* CONFIG_SMP */
5472
5473 static unsigned long
5474 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5475 {
5476         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5477
5478         /*
5479          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5480          * to virtual-time in his units.
5481          *
5482          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5483          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5484          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5485          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5486          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5487          *
5488          * This is especially important for buddies when the leftmost
5489          * task is higher priority than the buddy.
5490          */
5491         return calc_delta_fair(gran, se);
5492 }
5493
5494 /*
5495  * Should 'se' preempt 'curr'.
5496  *
5497  *             |s1
5498  *        |s2
5499  *   |s3
5500  *         g
5501  *      |<--->|c
5502  *
5503  *  w(c, s1) = -1
5504  *  w(c, s2) =  0
5505  *  w(c, s3) =  1
5506  *
5507  */
5508 static int
5509 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5510 {
5511         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5512
5513         if (vdiff <= 0)
5514                 return -1;
5515
5516         gran = wakeup_gran(curr, se);
5517         if (vdiff > gran)
5518                 return 1;
5519
5520         return 0;
5521 }
5522
5523 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5524 {
5525         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5526                 return;
5527
5528         for_each_sched_entity(se)
5529                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5530 }
5531
5532 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5533 {
5534         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5535                 return;
5536
5537         for_each_sched_entity(se)
5538                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5539 }
5540
5541 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5542 {
5543         for_each_sched_entity(se)
5544                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5545 }
5546
5547 /*
5548  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5549  */
5550 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5551 {
5552         struct task_struct *curr = rq->curr;
5553         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5554         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5555         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5556         int next_buddy_marked = 0;
5557
5558         if (unlikely(se == pse))
5559                 return;
5560
5561         /*
5562          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5563          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5564          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5565          * next-buddy nomination below.
5566          */
5567         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5568                 return;
5569
5570         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5571                 set_next_buddy(pse);
5572                 next_buddy_marked = 1;
5573         }
5574
5575         /*
5576          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5577          * wake up path.
5578          *
5579          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5580          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5581          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5582          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5583          * below.
5584          */
5585         if (test_tsk_need_resched(curr))
5586                 return;
5587
5588         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5589         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5590             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5591                 goto preempt;
5592
5593         /*
5594          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5595          * is driven by the tick):
5596          */
5597         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5598                 return;
5599
5600         find_matching_se(&se, &pse);
5601         update_curr(cfs_rq_of(se));
5602         BUG_ON(!pse);
5603         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5604                 /*
5605                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5606                  * triggering this preemption.
5607                  */
5608                 if (!next_buddy_marked)
5609                         set_next_buddy(pse);
5610                 goto preempt;
5611         }
5612
5613         return;
5614
5615 preempt:
5616         resched_curr(rq);
5617         /*
5618          * Only set the backward buddy when the current task is still
5619          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5620          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5621          * point, either of which can * drop the rq lock.
5622          *
5623          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5624          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5625          */
5626         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5627                 return;
5628
5629         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5630                 set_last_buddy(se);
5631 }
5632
5633 static struct task_struct *
5634 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct pin_cookie cookie)
5635 {
5636         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5637         struct sched_entity *se;
5638         struct task_struct *p;
5639         int new_tasks;
5640
5641 again:
5642 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5643         if (!cfs_rq->nr_running)
5644                 goto idle;
5645
5646         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5647                 goto simple;
5648
5649         /*
5650          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5651          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5652          *
5653          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5654          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5655          */
5656
5657         do {
5658                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5659
5660                 /*
5661                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5662                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5663                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5664                  * forget we've ever seen it.
5665                  */
5666                 if (curr) {
5667                         if (curr->on_rq)
5668                                 update_curr(cfs_rq);
5669                         else
5670                                 curr = NULL;
5671
5672                         /*
5673                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5674                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5675                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5676                          * be correct.
5677                          */
5678                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5679                                 goto simple;
5680                 }
5681
5682                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5683                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5684         } while (cfs_rq);
5685
5686         p = task_of(se);
5687
5688         /*
5689          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5690          * is a different task than we started out with, try and touch the
5691          * least amount of cfs_rqs.
5692          */
5693         if (prev != p) {
5694                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5695
5696                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5697                         int se_depth = se->depth;
5698                         int pse_depth = pse->depth;
5699
5700                         if (se_depth <= pse_depth) {
5701                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5702                                 pse = parent_entity(pse);
5703                         }
5704                         if (se_depth >= pse_depth) {
5705                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5706                                 se = parent_entity(se);
5707                         }
5708                 }
5709
5710                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5711                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5712         }
5713
5714         if (hrtick_enabled(rq))
5715                 hrtick_start_fair(rq, p);
5716
5717         return p;
5718 simple:
5719         cfs_rq = &rq->cfs;
5720 #endif
5721
5722         if (!cfs_rq->nr_running)
5723                 goto idle;
5724
5725         put_prev_task(rq, prev);
5726
5727         do {
5728                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5729                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5730                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5731         } while (cfs_rq);
5732
5733         p = task_of(se);
5734
5735         if (hrtick_enabled(rq))
5736                 hrtick_start_fair(rq, p);
5737
5738         return p;
5739
5740 idle:
5741         /*
5742          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5743          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5744          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5745          * re-start the picking loop.
5746          */
5747         lockdep_unpin_lock(&rq->lock, cookie);
5748         new_tasks = idle_balance(rq);
5749         lockdep_repin_lock(&rq->lock, cookie);
5750         /*
5751          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5752          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5753          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5754          */
5755         if (new_tasks < 0)
5756                 return RETRY_TASK;
5757
5758         if (new_tasks > 0)
5759                 goto again;
5760
5761         return NULL;
5762 }
5763
5764 /*
5765  * Account for a descheduled task:
5766  */
5767 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5768 {
5769         struct sched_entity *se = &prev->se;
5770         struct cfs_rq *cfs_rq;
5771
5772         for_each_sched_entity(se) {
5773                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5774                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5775         }
5776 }
5777
5778 /*
5779  * sched_yield() is very simple
5780  *
5781  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5782  */
5783 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5784 {
5785         struct task_struct *curr = rq->curr;
5786         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5787         struct sched_entity *se = &curr->se;
5788
5789         /*
5790          * Are we the only task in the tree?
5791          */
5792         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5793                 return;
5794
5795         clear_buddies(cfs_rq, se);
5796
5797         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5798                 update_rq_clock(rq);
5799                 /*
5800                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5801                  */
5802                 update_curr(cfs_rq);
5803                 /*
5804                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5805                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5806                  * and double the fastpath cost.
5807                  */
5808                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5809         }
5810
5811         set_skip_buddy(se);
5812 }
5813
5814 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5815 {
5816         struct sched_entity *se = &p->se;
5817
5818         /* throttled hierarchies are not runnable */
5819         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5820                 return false;
5821
5822         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5823         set_next_buddy(se);
5824
5825         yield_task_fair(rq);
5826
5827         return true;
5828 }
5829
5830 #ifdef CONFIG_SMP
5831 /**************************************************
5832  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5833  *
5834  * BASICS
5835  *
5836  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5837  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5838  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5839  *
5840  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5841  *
5842  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5843  * W_i,0 is defined as:
5844  *
5845  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5846  *
5847  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5848  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
5849  *
5850  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5851  * weight:
5852  *
5853  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5854  *
5855  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5856  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5857  * can also include other factors [XXX].
5858  *
5859  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5860  * directly from (1):
5861  *
5862  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5863  *
5864  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5865  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5866  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5867  *
5868  * [XXX expand on:
5869  *     - infeasible weights;
5870  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5871  *
5872  *
5873  * SCHED DOMAINS
5874  *
5875  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5876  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5877  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5878  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5879  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5880  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5881  * the groups.
5882  *
5883  * This yields:
5884  *
5885  *     log_2 n     1     n
5886  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5887  *     i = 0      2^i   2^i
5888  *                               `- size of each group
5889  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5890  *         |         `- freq
5891  *         `- sum over all levels
5892  *
5893  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5894  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5895  *
5896  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5897  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5898  *
5899  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5900  *
5901  *             log_2 n     
5902  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5903  *             k = 0
5904  *
5905  * And you'll find that:
5906  *
5907  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5908  *
5909  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5910  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5911  * of:
5912  *
5913  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5914  *
5915  *
5916  * WORK CONSERVING
5917  *
5918  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5919  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5920  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5921  *
5922  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5923  * time.
5924  *
5925  * [XXX more?]
5926  *
5927  *
5928  * CGROUPS
5929  *
5930  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5931  *
5932  *                                s_k,i
5933  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5934  *                                 S_k
5935  *
5936  * Where
5937  *
5938  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5939  *
5940  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5941  *
5942  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5943  * property.
5944  *
5945  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5946  *      rewrite all of this once again.]
5947  */ 
5948
5949 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5950
5951 enum fbq_type { regular, remote, all };
5952
5953 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5954 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5955 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5956 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5957
5958 struct lb_env {
5959         struct sched_domain     *sd;
5960
5961         struct rq               *src_rq;
5962         int                     src_cpu;
5963
5964         int                     dst_cpu;
5965         struct rq               *dst_rq;
5966
5967         struct cpumask          *dst_grpmask;
5968         int                     new_dst_cpu;
5969         enum cpu_idle_type      idle;
5970         long                    imbalance;
5971         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5972         struct cpumask          *cpus;
5973
5974         unsigned int            flags;
5975
5976         unsigned int            loop;
5977         unsigned int            loop_break;
5978         unsigned int            loop_max;
5979
5980         enum fbq_type           fbq_type;
5981         struct list_head        tasks;
5982 };
5983
5984 /*
5985  * Is this task likely cache-hot:
5986  */
5987 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5988 {
5989         s64 delta;
5990
5991         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5992
5993         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5994                 return 0;
5995
5996         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5997                 return 0;
5998
5999         /*
6000          * Buddy candidates are cache hot:
6001          */
6002         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6003                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6004                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6005                 return 1;
6006
6007         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6008                 return 1;
6009         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6010                 return 0;
6011
6012         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6013
6014         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6015 }
6016
6017 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6018 /*
6019  * Returns 1, if task migration degrades locality
6020  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6021  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6022  */
6023 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6024 {
6025         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6026         unsigned long src_faults, dst_faults;
6027         int src_nid, dst_nid;
6028
6029         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6030                 return -1;
6031
6032         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6033                 return -1;
6034
6035         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6036         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6037
6038         if (src_nid == dst_nid)
6039                 return -1;
6040
6041         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6042         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6043                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6044                         return 1;
6045                 else
6046                         return -1;
6047         }
6048
6049         /* Encourage migration to the preferred node. */
6050         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6051                 return 0;
6052
6053         if (numa_group) {
6054                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6055                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6056         } else {
6057                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6058                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6059         }
6060
6061         return dst_faults < src_faults;
6062 }
6063
6064 #else
6065 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6066                                              struct lb_env *env)
6067 {
6068         return -1;
6069 }
6070 #endif
6071
6072 /*
6073  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6074  */
6075 static
6076 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6077 {
6078         int tsk_cache_hot;
6079
6080         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6081
6082         /*
6083          * We do not migrate tasks that are:
6084          * 1) throttled_lb_pair, or
6085          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6086          * 3) running (obviously), or
6087          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6088          */
6089         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6090                 return 0;
6091
6092         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6093                 int cpu;
6094
6095                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6096
6097                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6098
6099                 /*
6100                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6101                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6102                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6103                  *
6104                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6105                  * one in current iteration.
6106                  */
6107                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6108                         return 0;
6109
6110                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6111                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6112                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6113                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6114                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6115                                 break;
6116                         }
6117                 }
6118
6119                 return 0;
6120         }
6121
6122         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6123         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6124
6125         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6126                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6127                 return 0;
6128         }
6129
6130         /*
6131          * Aggressive migration if:
6132          * 1) destination numa is preferred
6133          * 2) task is cache cold, or
6134          * 3) too many balance attempts have failed.
6135          */
6136         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6137         if (tsk_cache_hot == -1)
6138                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6139
6140         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6141             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6142                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6143                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6144                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6145                 }
6146                 return 1;
6147         }
6148
6149         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6150         return 0;
6151 }
6152
6153 /*
6154  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6155  */
6156 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6157 {
6158         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6159
6160         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6161         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6162         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6163 }
6164
6165 /*
6166  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6167  * part of active balancing operations within "domain".
6168  *
6169  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6170  */
6171 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6172 {
6173         struct task_struct *p, *n;
6174
6175         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6176
6177         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6178                 if (!can_migrate_task(p, env))
6179                         continue;
6180
6181                 detach_task(p, env);
6182
6183                 /*
6184                  * Right now, this is only the second place where
6185                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6186                  * so we can safely collect stats here rather than
6187                  * inside detach_tasks().
6188                  */
6189                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6190                 return p;
6191         }
6192         return NULL;
6193 }
6194
6195 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6196
6197 /*
6198  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6199  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6200  *
6201  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6202  */
6203 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6204 {
6205         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6206         struct task_struct *p;
6207         unsigned long load;
6208         int detached = 0;
6209
6210         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6211
6212         if (env->imbalance <= 0)
6213                 return 0;
6214
6215         while (!list_empty(tasks)) {
6216                 /*
6217                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6218                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6219                  */
6220                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6221                         break;
6222
6223                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6224
6225                 env->loop++;
6226                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6227                 if (env->loop > env->loop_max)
6228                         break;
6229
6230                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6231                 if (env->loop > env->loop_break) {
6232                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6233                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6234                         break;
6235                 }
6236
6237                 if (!can_migrate_task(p, env))
6238                         goto next;
6239
6240                 load = task_h_load(p);
6241
6242                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6243                         goto next;
6244
6245                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6246                         goto next;
6247
6248                 detach_task(p, env);
6249                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6250
6251                 detached++;
6252                 env->imbalance -= load;
6253
6254 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6255                 /*
6256                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6257                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6258                  * the critical section.
6259                  */
6260                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6261                         break;
6262 #endif
6263
6264                 /*
6265                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6266                  * weighted load.
6267                  */
6268                 if (env->imbalance <= 0)
6269                         break;
6270
6271                 continue;
6272 next:
6273                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6274         }
6275
6276         /*
6277          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6278          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6279          * than inside detach_one_task().
6280          */
6281         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6282
6283         return detached;
6284 }
6285
6286 /*
6287  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6288  */
6289 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6290 {
6291         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6292
6293         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6294         activate_task(rq, p, 0);
6295         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6296         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6297 }
6298
6299 /*
6300  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6301  * its new rq.
6302  */
6303 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6304 {
6305         raw_spin_lock(&rq->lock);
6306         attach_task(rq, p);
6307         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6308 }
6309
6310 /*
6311  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6312  * new rq.
6313  */
6314 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6315 {
6316         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6317         struct task_struct *p;
6318
6319         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6320
6321         while (!list_empty(tasks)) {
6322                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6323                 list_del_init(&p->se.group_node);
6324
6325                 attach_task(env->dst_rq, p);
6326         }
6327
6328         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6329 }
6330
6331 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6332 static void update_blocked_averages(int cpu)
6333 {
6334         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6335         struct cfs_rq *cfs_rq;
6336         unsigned long flags;
6337
6338         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6339         update_rq_clock(rq);
6340
6341         /*
6342          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6343          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6344          */
6345         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6346                 /* throttled entities do not contribute to load */
6347                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6348                         continue;
6349
6350                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6351                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6352         }
6353         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6354 }
6355
6356 /*
6357  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6358  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6359  * group is a fraction of its parents load.
6360  */
6361 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6362 {
6363         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6364         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6365         unsigned long now = jiffies;
6366         unsigned long load;
6367
6368         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6369                 return;
6370
6371         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6372         for_each_sched_entity(se) {
6373                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6374                 cfs_rq->h_load_next = se;
6375                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6376                         break;
6377         }
6378
6379         if (!se) {
6380                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6381                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6382         }
6383
6384         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6385                 load = cfs_rq->h_load;
6386                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6387                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6388                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6389                 cfs_rq->h_load = load;
6390                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6391         }
6392 }
6393
6394 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6395 {
6396         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6397
6398         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6399         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6400                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6401 }
6402 #else
6403 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6404 {
6405         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6406         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6407         unsigned long flags;
6408
6409         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6410         update_rq_clock(rq);
6411         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
6412         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6413 }
6414
6415 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6416 {
6417         return p->se.avg.load_avg;
6418 }
6419 #endif
6420
6421 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6422
6423 enum group_type {
6424         group_other = 0,
6425         group_imbalanced,
6426         group_overloaded,
6427 };
6428
6429 /*
6430  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6431  */
6432 struct sg_lb_stats {
6433         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6434         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6435         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6436         unsigned long load_per_task;
6437         unsigned long group_capacity;
6438         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6439         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6440         unsigned int idle_cpus;
6441         unsigned int group_weight;
6442         enum group_type group_type;
6443         int group_no_capacity;
6444 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6445         unsigned int nr_numa_running;
6446         unsigned int nr_preferred_running;
6447 #endif
6448 };
6449
6450 /*
6451  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6452  *               during load balancing.
6453  */
6454 struct sd_lb_stats {
6455         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6456         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6457         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6458         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6459         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6460
6461         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6462         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6463 };
6464
6465 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6466 {
6467         /*
6468          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6469          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6470          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6471          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6472          */
6473         *sds = (struct sd_lb_stats){
6474                 .busiest = NULL,
6475                 .local = NULL,
6476                 .total_load = 0UL,
6477                 .total_capacity = 0UL,
6478                 .busiest_stat = {
6479                         .avg_load = 0UL,
6480                         .sum_nr_running = 0,
6481                         .group_type = group_other,
6482                 },
6483         };
6484 }
6485
6486 /**
6487  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6488  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6489  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6490  *
6491  * Return: The load index.
6492  */
6493 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6494                                         enum cpu_idle_type idle)
6495 {
6496         int load_idx;
6497
6498         switch (idle) {
6499         case CPU_NOT_IDLE:
6500                 load_idx = sd->busy_idx;
6501                 break;
6502
6503         case CPU_NEWLY_IDLE:
6504                 load_idx = sd->newidle_idx;
6505                 break;
6506         default:
6507                 load_idx = sd->idle_idx;
6508                 break;
6509         }
6510
6511         return load_idx;
6512 }
6513
6514 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6515 {
6516         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6517         u64 total, used, age_stamp, avg;
6518         s64 delta;
6519
6520         /*
6521          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6522          * we read them once before doing sanity checks on them.
6523          */
6524         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6525         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6526         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6527
6528         if (unlikely(delta < 0))
6529                 delta = 0;
6530
6531         total = sched_avg_period() + delta;
6532
6533         used = div_u64(avg, total);
6534
6535         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6536                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6537
6538         return 1;
6539 }
6540
6541 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6542 {
6543         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6544         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6545
6546         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6547
6548         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6549         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6550
6551         if (!capacity)
6552                 capacity = 1;
6553
6554         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6555         sdg->sgc->capacity = capacity;
6556 }
6557
6558 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6559 {
6560         struct sched_domain *child = sd->child;
6561         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6562         unsigned long capacity;
6563         unsigned long interval;
6564
6565         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6566         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6567         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6568
6569         if (!child) {
6570                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6571                 return;
6572         }
6573
6574         capacity = 0;
6575
6576         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6577                 /*
6578                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6579                  * span the current group.
6580                  */
6581
6582                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6583                         struct sched_group_capacity *sgc;
6584                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6585
6586                         /*
6587                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6588                          * gets here before we've attached the domains to the
6589                          * runqueues.
6590                          *
6591                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6592                          * in update_cpu_capacity().
6593                          *
6594                          * This avoids capacity from being 0 and
6595                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6596                          */
6597                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6598                                 capacity += capacity_of(cpu);
6599                                 continue;
6600                         }
6601
6602                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6603                         capacity += sgc->capacity;
6604                 }
6605         } else  {
6606                 /*
6607                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6608                  * span the current group.
6609                  */ 
6610
6611                 group = child->groups;
6612                 do {
6613                         capacity += group->sgc->capacity;
6614                         group = group->next;
6615                 } while (group != child->groups);
6616         }
6617
6618         sdg->sgc->capacity = capacity;
6619 }
6620
6621 /*
6622  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6623  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6624  * Return true is the capacity is reduced
6625  */
6626 static inline int
6627 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6628 {
6629         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6630                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6631 }
6632
6633 /*
6634  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6635  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6636  *
6637  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6638  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6639  * Something like:
6640  *
6641  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6642  *              *     * * *
6643  *
6644  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6645  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6646  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6647  *
6648  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6649  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6650  * moving tasks due to affinity constraints.
6651  *
6652  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6653  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6654  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6655  * to create an effective group imbalance.
6656  *
6657  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6658  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6659  * subtle and fragile situation.
6660  */
6661
6662 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6663 {
6664         return group->sgc->imbalance;
6665 }
6666
6667 /*
6668  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6669  * be used by some tasks.
6670  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6671  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6672  * available capacity for CFS tasks.
6673  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6674  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6675  * capacity in meaningful for the load balancer.
6676  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6677  * any benefit for the load balance.
6678  */
6679 static inline bool
6680 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6681 {
6682         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6683                 return true;
6684
6685         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6686                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6687                 return true;
6688
6689         return false;
6690 }
6691
6692 /*
6693  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6694  *  handle.
6695  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6696  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6697  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6698  *  false.
6699  */
6700 static inline bool
6701 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6702 {
6703         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6704                 return false;
6705
6706         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6707                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6708                 return true;
6709
6710         return false;
6711 }
6712
6713 static inline enum
6714 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6715                           struct sg_lb_stats *sgs)
6716 {
6717         if (sgs->group_no_capacity)
6718                 return group_overloaded;
6719
6720         if (sg_imbalanced(group))
6721                 return group_imbalanced;
6722
6723         return group_other;
6724 }
6725
6726 /**
6727  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6728  * @env: The load balancing environment.
6729  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6730  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6731  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6732  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6733  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6734  */
6735 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6736                         struct sched_group *group, int load_idx,
6737                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6738                         bool *overload)
6739 {
6740         unsigned long load;
6741         int i, nr_running;
6742
6743         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6744
6745         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6746                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6747
6748                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6749                 if (local_group)
6750                         load = target_load(i, load_idx);
6751                 else
6752                         load = source_load(i, load_idx);
6753
6754                 sgs->group_load += load;
6755                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6756                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6757
6758                 nr_running = rq->nr_running;
6759                 if (nr_running > 1)
6760                         *overload = true;
6761
6762 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6763                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6764                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6765 #endif
6766                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6767                 /*
6768                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
6769                  */
6770                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
6771                         sgs->idle_cpus++;
6772         }
6773
6774         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6775         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6776         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6777
6778         if (sgs->sum_nr_running)
6779                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6780
6781         sgs->group_weight = group->group_weight;
6782
6783         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6784         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6785 }
6786
6787 /**
6788  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6789  * @env: The load balancing environment.
6790  * @sds: sched_domain statistics
6791  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6792  * @sgs: sched_group statistics
6793  *
6794  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6795  * busiest group.
6796  *
6797  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6798  * busiest group. %false otherwise.
6799  */
6800 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6801                                    struct sd_lb_stats *sds,
6802                                    struct sched_group *sg,
6803                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6804 {
6805         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6806
6807         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6808                 return true;
6809
6810         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6811                 return false;
6812
6813         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6814                 return false;
6815
6816         /* This is the busiest node in its class. */
6817         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6818                 return true;
6819
6820         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
6821         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6822                 return true;
6823         /*
6824          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6825          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6826          * higher than ourself as busy.
6827          */
6828         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6829                 if (!sds->busiest)
6830                         return true;
6831
6832                 /* Prefer to move from highest possible cpu's work */
6833                 if (group_first_cpu(sds->busiest) < group_first_cpu(sg))
6834                         return true;
6835         }
6836
6837         return false;
6838 }
6839
6840 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6841 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6842 {
6843         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6844                 return regular;
6845         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6846                 return remote;
6847         return all;
6848 }
6849
6850 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6851 {
6852         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6853                 return regular;
6854         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6855                 return remote;
6856         return all;
6857 }
6858 #else
6859 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6860 {
6861         return all;
6862 }
6863
6864 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6865 {
6866         return regular;
6867 }
6868 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6869
6870 /**
6871  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6872  * @env: The load balancing environment.
6873  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6874  */
6875 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6876 {
6877         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6878         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6879         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6880         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6881         bool overload = false;
6882
6883         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6884                 prefer_sibling = 1;
6885
6886         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6887
6888         do {
6889                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6890                 int local_group;
6891
6892                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6893                 if (local_group) {
6894                         sds->local = sg;
6895                         sgs = &sds->local_stat;
6896
6897                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6898                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6899                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6900                 }
6901
6902                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6903                                                 &overload);
6904
6905                 if (local_group)
6906                         goto next_group;
6907
6908                 /*
6909                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6910                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6911                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6912                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6913                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6914                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6915                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6916                  * the tasks on the system).
6917                  */
6918                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6919                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6920                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6921                         sgs->group_no_capacity = 1;
6922                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6923                 }
6924
6925                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6926                         sds->busiest = sg;
6927                         sds->busiest_stat = *sgs;
6928                 }
6929
6930 next_group:
6931                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6932                 sds->total_load += sgs->group_load;
6933                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6934
6935                 sg = sg->next;
6936         } while (sg != env->sd->groups);
6937
6938         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6939                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6940
6941         if (!env->sd->parent) {
6942                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6943                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6944                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6945         }
6946
6947 }
6948
6949 /**
6950  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6951  *                      sched doman.
6952  *
6953  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6954  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6955  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6956  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6957  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6958  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6959  *
6960  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6961  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6962  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6963  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6964  * number.
6965  *
6966  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6967  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6968  *
6969  * @env: The load balancing environment.
6970  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6971  */
6972 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6973 {
6974         int busiest_cpu;
6975
6976         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6977                 return 0;
6978
6979         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6980                 return 0;
6981
6982         if (!sds->busiest)
6983                 return 0;
6984
6985         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6986         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6987                 return 0;
6988
6989         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6990                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6991                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6992
6993         return 1;
6994 }
6995
6996 /**
6997  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6998  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6999  *                      load balancing.
7000  * @env: The load balancing environment.
7001  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7002  */
7003 static inline
7004 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7005 {
7006         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7007         unsigned int imbn = 2;
7008         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7009         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7010
7011         local = &sds->local_stat;
7012         busiest = &sds->busiest_stat;
7013
7014         if (!local->sum_nr_running)
7015                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7016         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7017                 imbn = 1;
7018
7019         scaled_busy_load_per_task =
7020                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7021                 busiest->group_capacity;
7022
7023         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7024             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7025                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7026                 return;
7027         }
7028
7029         /*
7030          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7031          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7032          * moving them.
7033          */
7034
7035         capa_now += busiest->group_capacity *
7036                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7037         capa_now += local->group_capacity *
7038                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7039         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7040
7041         /* Amount of load we'd subtract */
7042         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7043                 capa_move += busiest->group_capacity *
7044                             min(busiest->load_per_task,
7045                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7046         }
7047
7048         /* Amount of load we'd add */
7049         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7050             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7051                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7052                       local->group_capacity;
7053         } else {
7054                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7055                       local->group_capacity;
7056         }
7057         capa_move += local->group_capacity *
7058                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7059         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7060
7061         /* Move if we gain throughput */
7062         if (capa_move > capa_now)
7063                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7064 }
7065
7066 /**
7067  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7068  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7069  * @env: load balance environment
7070  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7071  */
7072 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7073 {
7074         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7075         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7076
7077         local = &sds->local_stat;
7078         busiest = &sds->busiest_stat;
7079
7080         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7081                 /*
7082                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7083                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7084                  */
7085                 busiest->load_per_task =
7086                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7087         }
7088
7089         /*
7090          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7091          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7092          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7093          * skipped when updating the busiest sg:
7094          */
7095         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7096             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7097                 env->imbalance = 0;
7098                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7099         }
7100
7101         /*
7102          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7103          */
7104         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7105             local->group_type   == group_overloaded) {
7106                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7107                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7108                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7109                         load_above_capacity *= NICE_0_LOAD;
7110                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7111                 } else
7112                         load_above_capacity = ~0UL;
7113         }
7114
7115         /*
7116          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7117          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7118          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7119          * we also don't want to reduce the group load below the group
7120          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7121          */
7122         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7123
7124         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7125         env->imbalance = min(
7126                 max_pull * busiest->group_capacity,
7127                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7128         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7129
7130         /*
7131          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7132          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7133          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7134          * moved
7135          */
7136         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7137                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7138 }
7139
7140 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7141
7142 /**
7143  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7144  * if there is an imbalance.
7145  *
7146  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7147  * to restore balance.
7148  *
7149  * @env: The load balancing environment.
7150  *
7151  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7152  */
7153 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7154 {
7155         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7156         struct sd_lb_stats sds;
7157
7158         init_sd_lb_stats(&sds);
7159
7160         /*
7161          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7162          * this level.
7163          */
7164         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7165         local = &sds.local_stat;
7166         busiest = &sds.busiest_stat;
7167
7168         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7169         if (check_asym_packing(env, &sds))
7170                 return sds.busiest;
7171
7172         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7173         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7174                 goto out_balanced;
7175
7176         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7177                                                 / sds.total_capacity;
7178
7179         /*
7180          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7181          * work because they assume all things are equal, which typically
7182          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7183          */
7184         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7185                 goto force_balance;
7186
7187         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7188         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7189             busiest->group_no_capacity)
7190                 goto force_balance;
7191
7192         /*
7193          * If the local group is busier than the selected busiest group
7194          * don't try and pull any tasks.
7195          */
7196         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7197                 goto out_balanced;
7198
7199         /*
7200          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7201          * average load.
7202          */
7203         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7204                 goto out_balanced;
7205
7206         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7207                 /*
7208                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7209                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7210                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7211                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7212                  * might end up to just move the imbalance on another group
7213                  */
7214                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7215                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7216                         goto out_balanced;
7217         } else {
7218                 /*
7219                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7220                  * imbalance_pct to be conservative.
7221                  */
7222                 if (100 * busiest->avg_load <=
7223                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7224                         goto out_balanced;
7225         }
7226
7227 force_balance:
7228         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7229         calculate_imbalance(env, &sds);
7230         return sds.busiest;
7231
7232 out_balanced:
7233         env->imbalance = 0;
7234         return NULL;
7235 }
7236
7237 /*
7238  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7239  */
7240 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7241                                      struct sched_group *group)
7242 {
7243         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7244         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7245         int i;
7246
7247         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7248                 unsigned long capacity, wl;
7249                 enum fbq_type rt;
7250
7251                 rq = cpu_rq(i);
7252                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7253
7254                 /*
7255                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7256                  *  - regular: there are !numa tasks
7257                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7258                  *  - all:     there is no distinction
7259                  *
7260                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7261                  * ignore those when there's better options.
7262                  *
7263                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7264                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7265                  * queue by moving tasks around inside the node.
7266                  *
7267                  * If we cannot move enough load due to this classification
7268                  * the next pass will adjust the group classification and
7269                  * allow migration of more tasks.
7270                  *
7271                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7272                  */
7273                 if (rt > env->fbq_type)
7274                         continue;
7275
7276                 capacity = capacity_of(i);
7277
7278                 wl = weighted_cpuload(i);
7279
7280                 /*
7281                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7282                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7283                  */
7284
7285                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7286                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7287                         continue;
7288
7289                 /*
7290                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7291                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7292                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7293                  * potentially running at a lower capacity.
7294                  *
7295                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7296                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7297                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7298                  * our previous maximum.
7299                  */
7300                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7301                         busiest_load = wl;
7302                         busiest_capacity = capacity;
7303                         busiest = rq;
7304                 }
7305         }
7306
7307         return busiest;
7308 }
7309
7310 /*
7311  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7312  * so long as it is large enough.
7313  */
7314 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7315
7316 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7317 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7318
7319 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7320 {
7321         struct sched_domain *sd = env->sd;
7322
7323         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7324
7325                 /*
7326                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7327                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7328                  * lowest numbered CPUs.
7329                  */
7330                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7331                         return 1;
7332         }
7333
7334         /*
7335          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7336          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7337          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7338          * available on dst_cpu.
7339          */
7340         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7341             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7342                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7343                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7344                         return 1;
7345         }
7346
7347         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7348 }
7349
7350 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7351
7352 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7353 {
7354         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7355         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7356         int cpu, balance_cpu = -1;
7357
7358         /*
7359          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7360          * to do the newly idle load balance.
7361          */
7362         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7363                 return 1;
7364
7365         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7366         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7367         /* Try to find first idle cpu */
7368         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7369                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7370                         continue;
7371
7372                 balance_cpu = cpu;
7373                 break;
7374         }
7375
7376         if (balance_cpu == -1)
7377                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7378
7379         /*
7380          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7381          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7382          */
7383         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7384 }
7385
7386 /*
7387  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7388  * tasks if there is an imbalance.
7389  */
7390 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7391                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7392                         int *continue_balancing)
7393 {
7394         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7395         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7396         struct sched_group *group;
7397         struct rq *busiest;
7398         unsigned long flags;
7399         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7400
7401         struct lb_env env = {
7402                 .sd             = sd,
7403                 .dst_cpu        = this_cpu,
7404                 .dst_rq         = this_rq,
7405                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7406                 .idle           = idle,
7407                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7408                 .cpus           = cpus,
7409                 .fbq_type       = all,
7410                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7411         };
7412
7413         /*
7414          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7415          * other cpus in our group
7416          */
7417         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7418                 env.dst_grpmask = NULL;
7419
7420         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7421
7422         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7423
7424 redo:
7425         if (!should_we_balance(&env)) {
7426                 *continue_balancing = 0;
7427                 goto out_balanced;
7428         }
7429
7430         group = find_busiest_group(&env);
7431         if (!group) {
7432                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7433                 goto out_balanced;
7434         }
7435
7436         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7437         if (!busiest) {
7438                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7439                 goto out_balanced;
7440         }
7441
7442         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7443
7444         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7445
7446         env.src_cpu = busiest->cpu;
7447         env.src_rq = busiest;
7448
7449         ld_moved = 0;
7450         if (busiest->nr_running > 1) {
7451                 /*
7452                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7453                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7454                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7455                  * correctly treated as an imbalance.
7456                  */
7457                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7458                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7459
7460 more_balance:
7461                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7462
7463                 /*
7464                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7465                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7466                  */
7467                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7468
7469                 /*
7470                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7471                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7472                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7473                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7474                  * See task_rq_lock() family for the details.
7475                  */
7476
7477                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7478
7479                 if (cur_ld_moved) {
7480                         attach_tasks(&env);
7481                         ld_moved += cur_ld_moved;
7482                 }
7483
7484                 local_irq_restore(flags);
7485
7486                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7487                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7488                         goto more_balance;
7489                 }
7490
7491                 /*
7492                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7493                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7494                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7495                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7496                  * sched_group.
7497                  *
7498                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7499                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7500                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7501                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7502                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7503                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7504                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7505                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7506                  * This however should not happen so much in practice and
7507                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7508                  * excess load moved.
7509                  */
7510                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7511
7512                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7513                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7514
7515                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7516                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7517                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7518                         env.loop         = 0;
7519                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7520
7521                         /*
7522                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7523                          * need to continue with same src_cpu.
7524                          */
7525                         goto more_balance;
7526                 }
7527
7528                 /*
7529                  * We failed to reach balance because of affinity.
7530                  */
7531                 if (sd_parent) {
7532                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7533
7534                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7535                                 *group_imbalance = 1;
7536                 }
7537
7538                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7539                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7540                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7541                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7542                                 env.loop = 0;
7543                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7544                                 goto redo;
7545                         }
7546                         goto out_all_pinned;
7547                 }
7548         }
7549
7550         if (!ld_moved) {
7551                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7552                 /*
7553                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7554                  * We do not want newidle balance, which can be very
7555                  * frequent, pollute the failure counter causing
7556                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7557                  */
7558                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7559                         sd->nr_balance_failed++;
7560
7561                 if (need_active_balance(&env)) {
7562                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7563
7564                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7565                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7566                          * moved to this_cpu
7567                          */
7568                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7569                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7570                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7571                                                             flags);
7572                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7573                                 goto out_one_pinned;
7574                         }
7575
7576                         /*
7577                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7578                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7579                          * only after active load balance is finished.
7580                          */
7581                         if (!busiest->active_balance) {
7582                                 busiest->active_balance = 1;
7583                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7584                                 active_balance = 1;
7585                         }
7586                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7587
7588                         if (active_balance) {
7589                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7590                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7591                                         &busiest->active_balance_work);
7592                         }
7593
7594                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
7595                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7596                 }
7597         } else
7598                 sd->nr_balance_failed = 0;
7599
7600         if (likely(!active_balance)) {
7601                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7602                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7603         } else {
7604                 /*
7605                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7606                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7607                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7608                  * detach_tasks).
7609                  */
7610                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7611                         sd->balance_interval *= 2;
7612         }
7613
7614         goto out;
7615
7616 out_balanced:
7617         /*
7618          * We reach balance although we may have faced some affinity
7619          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7620          */
7621         if (sd_parent) {
7622                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7623
7624                 if (*group_imbalance)
7625                         *group_imbalance = 0;
7626         }
7627
7628 out_all_pinned:
7629         /*
7630          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7631          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7632          * can try to migrate them.
7633          */
7634         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7635
7636         sd->nr_balance_failed = 0;
7637
7638 out_one_pinned:
7639         /* tune up the balancing interval */
7640         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7641                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7642                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7643                 sd->balance_interval *= 2;
7644
7645         ld_moved = 0;
7646 out:
7647         return ld_moved;
7648 }
7649
7650 static inline unsigned long
7651 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7652 {
7653         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7654
7655         if (cpu_busy)
7656                 interval *= sd->busy_factor;
7657
7658         /* scale ms to jiffies */
7659         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7660         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7661
7662         return interval;
7663 }
7664
7665 static inline void
7666 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7667 {
7668         unsigned long interval, next;
7669
7670         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7671         next = sd->last_balance + interval;
7672
7673         if (time_after(*next_balance, next))
7674                 *next_balance = next;
7675 }
7676
7677 /*
7678  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7679  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7680  */
7681 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7682 {
7683         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7684         int this_cpu = this_rq->cpu;
7685         struct sched_domain *sd;
7686         int pulled_task = 0;
7687         u64 curr_cost = 0;
7688
7689         /*
7690          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7691          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7692          */
7693         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7694
7695         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7696             !this_rq->rd->overload) {
7697                 rcu_read_lock();
7698                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7699                 if (sd)
7700                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7701                 rcu_read_unlock();
7702
7703                 goto out;
7704         }
7705
7706         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7707
7708         update_blocked_averages(this_cpu);
7709         rcu_read_lock();
7710         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7711                 int continue_balancing = 1;
7712                 u64 t0, domain_cost;
7713
7714                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7715                         continue;
7716
7717                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7718                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7719                         break;
7720                 }
7721
7722                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7723                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7724
7725                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7726                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7727                                                    &continue_balancing);
7728
7729                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7730                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7731                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7732
7733                         curr_cost += domain_cost;
7734                 }
7735
7736                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7737
7738                 /*
7739                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7740                  * now runnable tasks on this rq.
7741                  */
7742                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7743                         break;
7744         }
7745         rcu_read_unlock();
7746
7747         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7748
7749         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7750                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7751
7752         /*
7753          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7754          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7755          * pretend we pulled a task.
7756          */
7757         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7758                 pulled_task = 1;
7759
7760 out:
7761         /* Move the next balance forward */
7762         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7763                 this_rq->next_balance = next_balance;
7764
7765         /* Is there a task of a high priority class? */
7766         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7767                 pulled_task = -1;
7768
7769         if (pulled_task)
7770                 this_rq->idle_stamp = 0;
7771
7772         return pulled_task;
7773 }
7774
7775 /*
7776  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7777  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7778  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7779  * avoids physical / logical imbalances.
7780  */
7781 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7782 {
7783         struct rq *busiest_rq = data;
7784         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7785         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7786         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7787         struct sched_domain *sd;
7788         struct task_struct *p = NULL;
7789
7790         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7791
7792         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7793         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7794                      !busiest_rq->active_balance))
7795                 goto out_unlock;
7796
7797         /* Is there any task to move? */
7798         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7799                 goto out_unlock;
7800
7801         /*
7802          * This condition is "impossible", if it occurs
7803          * we need to fix it. Originally reported by
7804          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7805          */
7806         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7807
7808         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7809         rcu_read_lock();
7810         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7811                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7812                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7813                                 break;
7814         }
7815
7816         if (likely(sd)) {
7817                 struct lb_env env = {
7818                         .sd             = sd,
7819                         .dst_cpu        = target_cpu,
7820                         .dst_rq         = target_rq,
7821                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7822                         .src_rq         = busiest_rq,
7823                         .idle           = CPU_IDLE,
7824                 };
7825
7826                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7827
7828                 p = detach_one_task(&env);
7829                 if (p) {
7830                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7831                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
7832                         sd->nr_balance_failed = 0;
7833                 } else {
7834                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7835                 }
7836         }
7837         rcu_read_unlock();
7838 out_unlock:
7839         busiest_rq->active_balance = 0;
7840         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7841
7842         if (p)
7843                 attach_one_task(target_rq, p);
7844
7845         local_irq_enable();
7846
7847         return 0;
7848 }
7849
7850 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7851 {
7852         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7853 }
7854
7855 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7856 /*
7857  * idle load balancing details
7858  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7859  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7860  *   load balancing for all the idle CPUs.
7861  */
7862 static struct {
7863         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7864         atomic_t nr_cpus;
7865         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7866 } nohz ____cacheline_aligned;
7867
7868 static inline int find_new_ilb(void)
7869 {
7870         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7871
7872         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7873                 return ilb;
7874
7875         return nr_cpu_ids;
7876 }
7877
7878 /*
7879  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7880  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7881  * CPU (if there is one).
7882  */
7883 static void nohz_balancer_kick(void)
7884 {
7885         int ilb_cpu;
7886
7887         nohz.next_balance++;
7888
7889         ilb_cpu = find_new_ilb();
7890
7891         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7892                 return;
7893
7894         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7895                 return;
7896         /*
7897          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7898          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7899          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7900          * will be run before returning from the IPI.
7901          */
7902         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7903         return;
7904 }
7905
7906 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
7907 {
7908         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7909                 /*
7910                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7911                  */
7912                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7913                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7914                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7915                 }
7916                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7917         }
7918 }
7919
7920 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7921 {
7922         struct sched_domain *sd;
7923         int cpu = smp_processor_id();
7924
7925         rcu_read_lock();
7926         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7927
7928         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7929                 goto unlock;
7930         sd->nohz_idle = 0;
7931
7932         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7933 unlock:
7934         rcu_read_unlock();
7935 }
7936
7937 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7938 {
7939         struct sched_domain *sd;
7940         int cpu = smp_processor_id();
7941
7942         rcu_read_lock();
7943         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7944
7945         if (!sd || sd->nohz_idle)
7946                 goto unlock;
7947         sd->nohz_idle = 1;
7948
7949         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7950 unlock:
7951         rcu_read_unlock();
7952 }
7953
7954 /*
7955  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7956  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7957  */
7958 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7959 {
7960         /*
7961          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7962          */
7963         if (!cpu_active(cpu))
7964                 return;
7965
7966         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7967                 return;
7968
7969         /*
7970          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7971          */
7972         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7973                 return;
7974
7975         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7976         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7977         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7978 }
7979 #endif
7980
7981 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7982
7983 /*
7984  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7985  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7986  */
7987 void update_max_interval(void)
7988 {
7989         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7990 }
7991
7992 /*
7993  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7994  * and initiates a balancing operation if so.
7995  *
7996  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7997  */
7998 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7999 {
8000         int continue_balancing = 1;
8001         int cpu = rq->cpu;
8002         unsigned long interval;
8003         struct sched_domain *sd;
8004         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8005         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8006         int update_next_balance = 0;
8007         int need_serialize, need_decay = 0;
8008         u64 max_cost = 0;
8009
8010         update_blocked_averages(cpu);
8011
8012         rcu_read_lock();
8013         for_each_domain(cpu, sd) {
8014                 /*
8015                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8016                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8017                  */
8018                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8019                         sd->max_newidle_lb_cost =
8020                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8021                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8022                         need_decay = 1;
8023                 }
8024                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8025
8026                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8027                         continue;
8028
8029                 /*
8030                  * Stop the load balance at this level. There is another
8031                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8032                  * actively.
8033                  */
8034                 if (!continue_balancing) {
8035                         if (need_decay)
8036                                 continue;
8037                         break;
8038                 }
8039
8040                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8041
8042                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8043                 if (need_serialize) {
8044                         if (!spin_trylock(&balancing))
8045                                 goto out;
8046                 }
8047
8048                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8049                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8050                                 /*
8051                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8052                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8053                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8054                                  */
8055                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8056                         }
8057                         sd->last_balance = jiffies;
8058                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8059                 }
8060                 if (need_serialize)
8061                         spin_unlock(&balancing);
8062 out:
8063                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8064                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8065                         update_next_balance = 1;
8066                 }
8067         }
8068         if (need_decay) {
8069                 /*
8070                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8071                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8072                  */
8073                 rq->max_idle_balance_cost =
8074                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8075         }
8076         rcu_read_unlock();
8077
8078         /*
8079          * next_balance will be updated only when there is a need.
8080          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8081          * updated.
8082          */
8083         if (likely(update_next_balance)) {
8084                 rq->next_balance = next_balance;
8085
8086 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8087                 /*
8088                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8089                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8090                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8091                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8092                  * balance for itself and we need to update the
8093                  * nohz.next_balance accordingly.
8094                  */
8095                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8096                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8097 #endif
8098         }
8099 }
8100
8101 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8102 /*
8103  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8104  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8105  */
8106 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8107 {
8108         int this_cpu = this_rq->cpu;
8109         struct rq *rq;
8110         int balance_cpu;
8111         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8112         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8113         int update_next_balance = 0;
8114
8115         if (idle != CPU_IDLE ||
8116             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8117                 goto end;
8118
8119         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8120                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8121                         continue;
8122
8123                 /*
8124                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8125                  * work being done for other cpus. Next load
8126                  * balancing owner will pick it up.
8127                  */
8128                 if (need_resched())
8129                         break;
8130
8131                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8132
8133                 /*
8134                  * If time for next balance is due,
8135                  * do the balance.
8136                  */
8137                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8138                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8139                         update_rq_clock(rq);
8140                         cpu_load_update_idle(rq);
8141                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8142                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8143                 }
8144
8145                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8146                         next_balance = rq->next_balance;
8147                         update_next_balance = 1;
8148                 }
8149         }
8150
8151         /*
8152          * next_balance will be updated only when there is a need.
8153          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8154          * updated.
8155          */
8156         if (likely(update_next_balance))
8157                 nohz.next_balance = next_balance;
8158 end:
8159         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8160 }
8161
8162 /*
8163  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8164  * of an idle cpu in the system.
8165  *   - This rq has more than one task.
8166  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8167  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8168  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8169  *     multiple busy cpu.
8170  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8171  *     domain span are idle.
8172  */
8173 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8174 {
8175         unsigned long now = jiffies;
8176         struct sched_domain *sd;
8177         struct sched_group_capacity *sgc;
8178         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8179         bool kick = false;
8180
8181         if (unlikely(rq->idle_balance))
8182                 return false;
8183
8184        /*
8185         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8186         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8187         */
8188         set_cpu_sd_state_busy();
8189         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8190
8191         /*
8192          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8193          * balancing.
8194          */
8195         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8196                 return false;
8197
8198         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8199                 return false;
8200
8201         if (rq->nr_running >= 2)
8202                 return true;
8203
8204         rcu_read_lock();
8205         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8206         if (sd) {
8207                 sgc = sd->groups->sgc;
8208                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8209
8210                 if (nr_busy > 1) {
8211                         kick = true;
8212                         goto unlock;
8213                 }
8214
8215         }
8216
8217         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8218         if (sd) {
8219                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8220                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8221                         kick = true;
8222                         goto unlock;
8223                 }
8224         }
8225
8226         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8227         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8228                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8229                 kick = true;
8230                 goto unlock;
8231         }
8232
8233 unlock:
8234         rcu_read_unlock();
8235         return kick;
8236 }
8237 #else
8238 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8239 #endif
8240
8241 /*
8242  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8243  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8244  */
8245 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8246 {
8247         struct rq *this_rq = this_rq();
8248         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8249                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8250
8251         /*
8252          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8253          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8254          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8255          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8256          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8257          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8258          */
8259         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8260         rebalance_domains(this_rq, idle);
8261 }
8262
8263 /*
8264  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8265  */
8266 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8267 {
8268         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8269         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8270                 return;
8271
8272         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8273                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8274 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8275         if (nohz_kick_needed(rq))
8276                 nohz_balancer_kick();
8277 #endif
8278 }
8279
8280 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8281 {
8282         update_sysctl();
8283
8284         update_runtime_enabled(rq);
8285 }
8286
8287 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8288 {
8289         update_sysctl();
8290
8291         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8292         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8293 }
8294
8295 #endif /* CONFIG_SMP */
8296
8297 /*
8298  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8299  */
8300 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8301 {
8302         struct cfs_rq *cfs_rq;
8303         struct sched_entity *se = &curr->se;
8304
8305         for_each_sched_entity(se) {
8306                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8307                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8308         }
8309
8310         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8311                 task_tick_numa(rq, curr);
8312 }
8313
8314 /*
8315  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8316  *  - child not yet on the tasklist
8317  *  - preemption disabled
8318  */
8319 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8320 {
8321         struct cfs_rq *cfs_rq;
8322         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8323         int this_cpu = smp_processor_id();
8324         struct rq *rq = this_rq();
8325         unsigned long flags;
8326
8327         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8328
8329         update_rq_clock(rq);
8330
8331         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8332         curr = cfs_rq->curr;
8333
8334         /*
8335          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8336          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8337          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8338          * of child point to valid ones.
8339          */
8340         rcu_read_lock();
8341         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8342         rcu_read_unlock();
8343
8344         update_curr(cfs_rq);
8345
8346         if (curr)
8347                 se->vruntime = curr->vruntime;
8348         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8349
8350         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8351                 /*
8352                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8353                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8354                  */
8355                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8356                 resched_curr(rq);
8357         }
8358
8359         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8360
8361         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8362 }
8363
8364 /*
8365  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8366  * the current task.
8367  */
8368 static void
8369 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8370 {
8371         if (!task_on_rq_queued(p))
8372                 return;
8373
8374         /*
8375          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8376          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8377          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8378          */
8379         if (rq->curr == p) {
8380                 if (p->prio > oldprio)
8381                         resched_curr(rq);
8382         } else
8383                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8384 }
8385
8386 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8387 {
8388         struct sched_entity *se = &p->se;
8389
8390         /*
8391          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8392          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8393          * vruntime.
8394          */
8395         if (p->on_rq)
8396                 return true;
8397
8398         /*
8399          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8400          * But there are some cases where it has already been normalized:
8401          *
8402          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8403          *   wake_up_new_task().
8404          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8405          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8406          */
8407         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8408                 return true;
8409
8410         return false;
8411 }
8412
8413 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8414 {
8415         struct sched_entity *se = &p->se;
8416         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8417
8418         if (!vruntime_normalized(p)) {
8419                 /*
8420                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8421                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8422                  */
8423                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8424                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8425         }
8426
8427         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8428         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8429 }
8430
8431 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8432 {
8433         struct sched_entity *se = &p->se;
8434         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8435
8436 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8437         /*
8438          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8439          * class maintain depth value), reset depth properly.
8440          */
8441         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8442 #endif
8443
8444         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8445         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8446
8447         if (!vruntime_normalized(p))
8448                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8449 }
8450
8451 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8452 {
8453         detach_task_cfs_rq(p);
8454 }
8455
8456 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8457 {
8458         attach_task_cfs_rq(p);
8459
8460         if (task_on_rq_queued(p)) {
8461                 /*
8462                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8463                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8464                  * if we can still preempt the current task.
8465                  */
8466                 if (rq->curr == p)
8467                         resched_curr(rq);
8468                 else
8469                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8470         }
8471 }
8472
8473 /* Account for a task changing its policy or group.
8474  *
8475  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8476  * migrates between groups/classes.
8477  */
8478 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8479 {
8480         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8481
8482         for_each_sched_entity(se) {
8483                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8484
8485                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8486                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8487                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8488         }
8489 }
8490
8491 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8492 {
8493         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8494         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8495 #ifndef CONFIG_64BIT
8496         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8497 #endif
8498 #ifdef CONFIG_SMP
8499         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8500         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8501 #endif
8502 }
8503
8504 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8505 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8506 {
8507         detach_task_cfs_rq(p);
8508         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8509
8510 #ifdef CONFIG_SMP
8511         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8512         p->se.avg.last_update_time = 0;
8513 #endif
8514         attach_task_cfs_rq(p);
8515 }
8516
8517 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8518 {
8519         int i;
8520
8521         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8522
8523         for_each_possible_cpu(i) {
8524                 if (tg->cfs_rq)
8525                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8526                 if (tg->se)
8527                         kfree(tg->se[i]);
8528         }
8529
8530         kfree(tg->cfs_rq);
8531         kfree(tg->se);
8532 }
8533
8534 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8535 {
8536         struct sched_entity *se;
8537         struct cfs_rq *cfs_rq;
8538         struct rq *rq;
8539         int i;
8540
8541         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8542         if (!tg->cfs_rq)
8543                 goto err;
8544         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8545         if (!tg->se)
8546                 goto err;
8547
8548         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8549
8550         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8551
8552         for_each_possible_cpu(i) {
8553                 rq = cpu_rq(i);
8554
8555                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8556                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8557                 if (!cfs_rq)
8558                         goto err;
8559
8560                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8561                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8562                 if (!se)
8563                         goto err_free_rq;
8564
8565                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8566                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8567                 init_entity_runnable_average(se);
8568
8569                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8570                 post_init_entity_util_avg(se);
8571                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8572         }
8573
8574         return 1;
8575
8576 err_free_rq:
8577         kfree(cfs_rq);
8578 err:
8579         return 0;
8580 }
8581
8582 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8583 {
8584         unsigned long flags;
8585         struct rq *rq;
8586         int cpu;
8587
8588         for_each_possible_cpu(cpu) {
8589                 if (tg->se[cpu])
8590                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8591
8592                 /*
8593                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8594                  * check on_list without danger of it being re-added.
8595                  */
8596                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8597                         continue;
8598
8599                 rq = cpu_rq(cpu);
8600
8601                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8602                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8603                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8604         }
8605 }
8606
8607 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8608                         struct sched_entity *se, int cpu,
8609                         struct sched_entity *parent)
8610 {
8611         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8612
8613         cfs_rq->tg = tg;
8614         cfs_rq->rq = rq;
8615         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8616
8617         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8618         tg->se[cpu] = se;
8619
8620         /* se could be NULL for root_task_group */
8621         if (!se)
8622                 return;
8623
8624         if (!parent) {
8625                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8626                 se->depth = 0;
8627         } else {
8628                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8629                 se->depth = parent->depth + 1;
8630         }
8631
8632         se->my_q = cfs_rq;
8633         /* guarantee group entities always have weight */
8634         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8635         se->parent = parent;
8636 }
8637
8638 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8639
8640 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8641 {
8642         int i;
8643         unsigned long flags;
8644
8645         /*
8646          * We can't change the weight of the root cgroup.
8647          */
8648         if (!tg->se[0])
8649                 return -EINVAL;
8650
8651         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8652
8653         mutex_lock(&shares_mutex);
8654         if (tg->shares == shares)
8655                 goto done;
8656
8657         tg->shares = shares;
8658         for_each_possible_cpu(i) {
8659                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8660                 struct sched_entity *se;
8661
8662                 se = tg->se[i];
8663                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8664                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8665
8666                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8667                 update_rq_clock(rq);
8668                 for_each_sched_entity(se)
8669                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8670                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8671         }
8672
8673 done:
8674         mutex_unlock(&shares_mutex);
8675         return 0;
8676 }
8677 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8678
8679 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8680
8681 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8682 {
8683         return 1;
8684 }
8685
8686 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8687
8688 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8689
8690
8691 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8692 {
8693         struct sched_entity *se = &task->se;
8694         unsigned int rr_interval = 0;
8695
8696         /*
8697          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8698          * idle runqueue:
8699          */
8700         if (rq->cfs.load.weight)
8701                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8702
8703         return rr_interval;
8704 }
8705
8706 /*
8707  * All the scheduling class methods:
8708  */
8709 const struct sched_class fair_sched_class = {
8710         .next                   = &idle_sched_class,
8711         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8712         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8713         .yield_task             = yield_task_fair,
8714         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8715
8716         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8717
8718         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8719         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8720
8721 #ifdef CONFIG_SMP
8722         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8723         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8724
8725         .rq_online              = rq_online_fair,
8726         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8727
8728         .task_dead              = task_dead_fair,
8729         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8730 #endif
8731
8732         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8733         .task_tick              = task_tick_fair,
8734         .task_fork              = task_fork_fair,
8735
8736         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8737         .switched_from          = switched_from_fair,
8738         .switched_to            = switched_to_fair,
8739
8740         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8741
8742         .update_curr            = update_curr_fair,
8743
8744 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8745         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8746 #endif
8747 };
8748
8749 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8750 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8751 {
8752         struct cfs_rq *cfs_rq;
8753
8754         rcu_read_lock();
8755         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8756                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8757         rcu_read_unlock();
8758 }
8759
8760 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8761 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8762 {
8763         int node;
8764         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8765
8766         for_each_online_node(node) {
8767                 if (p->numa_faults) {
8768                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8769                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8770                 }
8771                 if (p->numa_group) {
8772                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8773                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8774                 }
8775                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8776         }
8777 }
8778 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8779 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8780
8781 __init void init_sched_fair_class(void)
8782 {
8783 #ifdef CONFIG_SMP
8784         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8785
8786 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8787         nohz.next_balance = jiffies;
8788         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8789 #endif
8790 #endif /* SMP */
8791
8792 }