sched/numa: Check current->mm before allocating NUMA faults
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.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 <pzijlstr@redhat.com>
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <linux/profile.h>
28 #include <linux/interrupt.h>
29 #include <linux/mempolicy.h>
30 #include <linux/migrate.h>
31 #include <linux/task_work.h>
32
33 #include <trace/events/sched.h>
34
35 #include "sched.h"
36
37 /*
38  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
39  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
40  *
41  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
42  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
43  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
44  * based scheduling concepts.
45  *
46  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
47  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
48  */
49 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
50 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51
52 /*
53  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
54  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
55  *
56  * Options are:
57  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
58  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
60  */
61 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
62         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
63
64 /*
65  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
66  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
67  */
68 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
69 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70
71 /*
72  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
73  */
74 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
75
76 /*
77  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
78  * parent will (try to) run first.
79  */
80 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
81
82 /*
83  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
84  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
85  *
86  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
87  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
88  * have immediate wakeup/sleep latencies.
89  */
90 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
91 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92
93 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
94
95 /*
96  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
97  * distribution.
98  * (default: 10msec)
99  */
100 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
101
102 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
103 /*
104  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
105  * each time a cfs_rq requests quota.
106  *
107  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
108  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
109  * we will always only issue the remaining available time.
110  *
111  * default: 5 msec, units: microseconds
112   */
113 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
114 #endif
115
116 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
117 {
118         lw->weight += inc;
119         lw->inv_weight = 0;
120 }
121
122 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
123 {
124         lw->weight -= dec;
125         lw->inv_weight = 0;
126 }
127
128 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
129 {
130         lw->weight = w;
131         lw->inv_weight = 0;
132 }
133
134 /*
135  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
136  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
137  * to users decreases. But the relationship is not linear,
138  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
139  * number of CPUs.
140  *
141  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
142  */
143 static int get_update_sysctl_factor(void)
144 {
145         unsigned int cpus = min_t(int, num_online_cpus(), 8);
146         unsigned int factor;
147
148         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
149         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
150                 factor = 1;
151                 break;
152         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
153                 factor = cpus;
154                 break;
155         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
156         default:
157                 factor = 1 + ilog2(cpus);
158                 break;
159         }
160
161         return factor;
162 }
163
164 static void update_sysctl(void)
165 {
166         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
167
168 #define SET_SYSCTL(name) \
169         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
170         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
171         SET_SYSCTL(sched_latency);
172         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
173 #undef SET_SYSCTL
174 }
175
176 void sched_init_granularity(void)
177 {
178         update_sysctl();
179 }
180
181 #if BITS_PER_LONG == 32
182 # define WMULT_CONST    (~0UL)
183 #else
184 # define WMULT_CONST    (1UL << 32)
185 #endif
186
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 /*
190  * Shift right and round:
191  */
192 #define SRR(x, y) (((x) + (1UL << ((y) - 1))) >> (y))
193
194 /*
195  * delta *= weight / lw
196  */
197 static unsigned long
198 calc_delta_mine(unsigned long delta_exec, unsigned long weight,
199                 struct load_weight *lw)
200 {
201         u64 tmp;
202
203         /*
204          * weight can be less than 2^SCHED_LOAD_RESOLUTION for task group sched
205          * entities since MIN_SHARES = 2. Treat weight as 1 if less than
206          * 2^SCHED_LOAD_RESOLUTION.
207          */
208         if (likely(weight > (1UL << SCHED_LOAD_RESOLUTION)))
209                 tmp = (u64)delta_exec * scale_load_down(weight);
210         else
211                 tmp = (u64)delta_exec;
212
213         if (!lw->inv_weight) {
214                 unsigned long w = scale_load_down(lw->weight);
215
216                 if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
217                         lw->inv_weight = 1;
218                 else if (unlikely(!w))
219                         lw->inv_weight = WMULT_CONST;
220                 else
221                         lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
222         }
223
224         /*
225          * Check whether we'd overflow the 64-bit multiplication:
226          */
227         if (unlikely(tmp > WMULT_CONST))
228                 tmp = SRR(SRR(tmp, WMULT_SHIFT/2) * lw->inv_weight,
229                         WMULT_SHIFT/2);
230         else
231                 tmp = SRR(tmp * lw->inv_weight, WMULT_SHIFT);
232
233         return (unsigned long)min(tmp, (u64)(unsigned long)LONG_MAX);
234 }
235
236
237 const struct sched_class fair_sched_class;
238
239 /**************************************************************
240  * CFS operations on generic schedulable entities:
241  */
242
243 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
244
245 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
246 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
247 {
248         return cfs_rq->rq;
249 }
250
251 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
252 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
253
254 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
255 {
256 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
257         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
258 #endif
259         return container_of(se, struct task_struct, se);
260 }
261
262 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
263 #define for_each_sched_entity(se) \
264                 for (; se; se = se->parent)
265
266 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
267 {
268         return p->se.cfs_rq;
269 }
270
271 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
272 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
273 {
274         return se->cfs_rq;
275 }
276
277 /* runqueue "owned" by this group */
278 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
279 {
280         return grp->my_q;
281 }
282
283 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
284                                        int force_update);
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                 /* We should have no load, but we need to update last_decay. */
306                 update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 0);
307         }
308 }
309
310 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
311 {
312         if (cfs_rq->on_list) {
313                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
314                 cfs_rq->on_list = 0;
315         }
316 }
317
318 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
319 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
320         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
321
322 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
323 static inline int
324 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
325 {
326         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
327                 return 1;
328
329         return 0;
330 }
331
332 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
333 {
334         return se->parent;
335 }
336
337 /* return depth at which a sched entity is present in the hierarchy */
338 static inline int depth_se(struct sched_entity *se)
339 {
340         int depth = 0;
341
342         for_each_sched_entity(se)
343                 depth++;
344
345         return depth;
346 }
347
348 static void
349 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
350 {
351         int se_depth, pse_depth;
352
353         /*
354          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
355          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
356          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
357          * parent.
358          */
359
360         /* First walk up until both entities are at same depth */
361         se_depth = depth_se(*se);
362         pse_depth = depth_se(*pse);
363
364         while (se_depth > pse_depth) {
365                 se_depth--;
366                 *se = parent_entity(*se);
367         }
368
369         while (pse_depth > se_depth) {
370                 pse_depth--;
371                 *pse = parent_entity(*pse);
372         }
373
374         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
375                 *se = parent_entity(*se);
376                 *pse = parent_entity(*pse);
377         }
378 }
379
380 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
381
382 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
383 {
384         return container_of(se, struct task_struct, se);
385 }
386
387 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
388 {
389         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
390 }
391
392 #define entity_is_task(se)      1
393
394 #define for_each_sched_entity(se) \
395                 for (; se; se = NULL)
396
397 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
398 {
399         return &task_rq(p)->cfs;
400 }
401
402 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
403 {
404         struct task_struct *p = task_of(se);
405         struct rq *rq = task_rq(p);
406
407         return &rq->cfs;
408 }
409
410 /* runqueue "owned" by this group */
411 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
412 {
413         return NULL;
414 }
415
416 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
417 {
418 }
419
420 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
421 {
422 }
423
424 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
425                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
426
427 static inline int
428 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
429 {
430         return 1;
431 }
432
433 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
434 {
435         return NULL;
436 }
437
438 static inline void
439 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
440 {
441 }
442
443 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
444
445 static __always_inline
446 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, unsigned long delta_exec);
447
448 /**************************************************************
449  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
450  */
451
452 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
453 {
454         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
455         if (delta > 0)
456                 max_vruntime = vruntime;
457
458         return max_vruntime;
459 }
460
461 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
462 {
463         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
464         if (delta < 0)
465                 min_vruntime = vruntime;
466
467         return min_vruntime;
468 }
469
470 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
471                                 struct sched_entity *b)
472 {
473         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
474 }
475
476 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
477 {
478         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
479
480         if (cfs_rq->curr)
481                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
482
483         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
484                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
485                                                    struct sched_entity,
486                                                    run_node);
487
488                 if (!cfs_rq->curr)
489                         vruntime = se->vruntime;
490                 else
491                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
492         }
493
494         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
495         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
496 #ifndef CONFIG_64BIT
497         smp_wmb();
498         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
499 #endif
500 }
501
502 /*
503  * Enqueue an entity into the rb-tree:
504  */
505 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
506 {
507         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
508         struct rb_node *parent = NULL;
509         struct sched_entity *entry;
510         int leftmost = 1;
511
512         /*
513          * Find the right place in the rbtree:
514          */
515         while (*link) {
516                 parent = *link;
517                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
518                 /*
519                  * We dont care about collisions. Nodes with
520                  * the same key stay together.
521                  */
522                 if (entity_before(se, entry)) {
523                         link = &parent->rb_left;
524                 } else {
525                         link = &parent->rb_right;
526                         leftmost = 0;
527                 }
528         }
529
530         /*
531          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
532          * used):
533          */
534         if (leftmost)
535                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
536
537         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
538         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
539 }
540
541 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
542 {
543         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
544                 struct rb_node *next_node;
545
546                 next_node = rb_next(&se->run_node);
547                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
548         }
549
550         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
551 }
552
553 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
554 {
555         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
556
557         if (!left)
558                 return NULL;
559
560         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
561 }
562
563 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
564 {
565         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
566
567         if (!next)
568                 return NULL;
569
570         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
571 }
572
573 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
574 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
575 {
576         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
577
578         if (!last)
579                 return NULL;
580
581         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
582 }
583
584 /**************************************************************
585  * Scheduling class statistics methods:
586  */
587
588 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
589                 void __user *buffer, size_t *lenp,
590                 loff_t *ppos)
591 {
592         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
593         int factor = get_update_sysctl_factor();
594
595         if (ret || !write)
596                 return ret;
597
598         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
599                                         sysctl_sched_min_granularity);
600
601 #define WRT_SYSCTL(name) \
602         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
603         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
604         WRT_SYSCTL(sched_latency);
605         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
606 #undef WRT_SYSCTL
607
608         return 0;
609 }
610 #endif
611
612 /*
613  * delta /= w
614  */
615 static inline unsigned long
616 calc_delta_fair(unsigned long delta, struct sched_entity *se)
617 {
618         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
619                 delta = calc_delta_mine(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
620
621         return delta;
622 }
623
624 /*
625  * The idea is to set a period in which each task runs once.
626  *
627  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
628  * this period because otherwise the slices get too small.
629  *
630  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
631  */
632 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
633 {
634         u64 period = sysctl_sched_latency;
635         unsigned long nr_latency = sched_nr_latency;
636
637         if (unlikely(nr_running > nr_latency)) {
638                 period = sysctl_sched_min_granularity;
639                 period *= nr_running;
640         }
641
642         return period;
643 }
644
645 /*
646  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
647  * proportional to the weight.
648  *
649  * s = p*P[w/rw]
650  */
651 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
652 {
653         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
654
655         for_each_sched_entity(se) {
656                 struct load_weight *load;
657                 struct load_weight lw;
658
659                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
660                 load = &cfs_rq->load;
661
662                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
663                         lw = cfs_rq->load;
664
665                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
666                         load = &lw;
667                 }
668                 slice = calc_delta_mine(slice, se->load.weight, load);
669         }
670         return slice;
671 }
672
673 /*
674  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
675  *
676  * vs = s/w
677  */
678 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
679 {
680         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
681 }
682
683 #ifdef CONFIG_SMP
684 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se);
685
686 /* Give new task start runnable values to heavy its load in infant time */
687 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
688 {
689         u32 slice;
690
691         p->se.avg.decay_count = 0;
692         slice = sched_slice(task_cfs_rq(p), &p->se) >> 10;
693         p->se.avg.runnable_avg_sum = slice;
694         p->se.avg.runnable_avg_period = slice;
695         __update_task_entity_contrib(&p->se);
696 }
697 #else
698 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
699 {
700 }
701 #endif
702
703 /*
704  * Update the current task's runtime statistics. Skip current tasks that
705  * are not in our scheduling class.
706  */
707 static inline void
708 __update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr,
709               unsigned long delta_exec)
710 {
711         unsigned long delta_exec_weighted;
712
713         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
714                       max((u64)delta_exec, curr->statistics.exec_max));
715
716         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
717         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
718         delta_exec_weighted = calc_delta_fair(delta_exec, curr);
719
720         curr->vruntime += delta_exec_weighted;
721         update_min_vruntime(cfs_rq);
722 }
723
724 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
725 {
726         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
727         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
728         unsigned long delta_exec;
729
730         if (unlikely(!curr))
731                 return;
732
733         /*
734          * Get the amount of time the current task was running
735          * since the last time we changed load (this cannot
736          * overflow on 32 bits):
737          */
738         delta_exec = (unsigned long)(now - curr->exec_start);
739         if (!delta_exec)
740                 return;
741
742         __update_curr(cfs_rq, curr, delta_exec);
743         curr->exec_start = now;
744
745         if (entity_is_task(curr)) {
746                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
747
748                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
749                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
750                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
751         }
752
753         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
754 }
755
756 static inline void
757 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
758 {
759         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
760 }
761
762 /*
763  * Task is being enqueued - update stats:
764  */
765 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
766 {
767         /*
768          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
769          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
770          */
771         if (se != cfs_rq->curr)
772                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
773 }
774
775 static void
776 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
777 {
778         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
779                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
780         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
781         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
782                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
783 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
784         if (entity_is_task(se)) {
785                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
786                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
787         }
788 #endif
789         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
790 }
791
792 static inline void
793 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
794 {
795         /*
796          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
797          * waiting task:
798          */
799         if (se != cfs_rq->curr)
800                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
801 }
802
803 /*
804  * We are picking a new current task - update its stats:
805  */
806 static inline void
807 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
808 {
809         /*
810          * We are starting a new run period:
811          */
812         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
813 }
814
815 /**************************************************
816  * Scheduling class queueing methods:
817  */
818
819 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
820 /*
821  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
822  * calculated based on the tasks virtual memory size and
823  * numa_balancing_scan_size.
824  */
825 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
826 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
827 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_reset = 60000;
828
829 /* Portion of address space to scan in MB */
830 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
831
832 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
833 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
834
835 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
836 {
837         unsigned long rss = 0;
838         unsigned long nr_scan_pages;
839
840         /*
841          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
842          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
843          * on resident pages
844          */
845         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
846         rss = get_mm_rss(p->mm);
847         if (!rss)
848                 rss = nr_scan_pages;
849
850         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
851         return rss / nr_scan_pages;
852 }
853
854 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
855 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
856
857 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
858 {
859         unsigned int scan, floor;
860         unsigned int windows = 1;
861
862         if (sysctl_numa_balancing_scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
863                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / sysctl_numa_balancing_scan_size;
864         floor = 1000 / windows;
865
866         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
867         return max_t(unsigned int, floor, scan);
868 }
869
870 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
871 {
872         unsigned int smin = task_scan_min(p);
873         unsigned int smax;
874
875         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
876         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
877         return max(smin, smax);
878 }
879
880 /*
881  * Once a preferred node is selected the scheduler balancer will prefer moving
882  * a task to that node for sysctl_numa_balancing_settle_count number of PTE
883  * scans. This will give the process the chance to accumulate more faults on
884  * the preferred node but still allow the scheduler to move the task again if
885  * the nodes CPUs are overloaded.
886  */
887 unsigned int sysctl_numa_balancing_settle_count __read_mostly = 3;
888
889 static inline int task_faults_idx(int nid, int priv)
890 {
891         return 2 * nid + priv;
892 }
893
894 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
895 {
896         if (!p->numa_faults)
897                 return 0;
898
899         return p->numa_faults[task_faults_idx(nid, 0)] +
900                 p->numa_faults[task_faults_idx(nid, 1)];
901 }
902
903 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
904
905
906 static int
907 find_idlest_cpu_node(int this_cpu, int nid)
908 {
909         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
910         int i, idlest_cpu = this_cpu;
911
912         BUG_ON(cpu_to_node(this_cpu) == nid);
913
914         rcu_read_lock();
915         for_each_cpu(i, cpumask_of_node(nid)) {
916                 load = weighted_cpuload(i);
917
918                 if (load < min_load) {
919                         min_load = load;
920                         idlest_cpu = i;
921                 }
922         }
923         rcu_read_unlock();
924
925         return idlest_cpu;
926 }
927
928 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
929 {
930         int seq, nid, max_nid = -1;
931         unsigned long max_faults = 0;
932
933         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
934         if (p->numa_scan_seq == seq)
935                 return;
936         p->numa_scan_seq = seq;
937         p->numa_migrate_seq++;
938         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
939
940         /* Find the node with the highest number of faults */
941         for_each_online_node(nid) {
942                 unsigned long faults;
943                 int priv, i;
944
945                 for (priv = 0; priv < 2; priv++) {
946                         i = task_faults_idx(nid, priv);
947
948                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
949                         p->numa_faults[i] >>= 1;
950                         p->numa_faults[i] += p->numa_faults_buffer[i];
951                         p->numa_faults_buffer[i] = 0;
952                 }
953
954                 /* Find maximum private faults */
955                 faults = p->numa_faults[task_faults_idx(nid, 1)];
956                 if (faults > max_faults) {
957                         max_faults = faults;
958                         max_nid = nid;
959                 }
960         }
961
962         /*
963          * Record the preferred node as the node with the most faults,
964          * requeue the task to be running on the idlest CPU on the
965          * preferred node and reset the scanning rate to recheck
966          * the working set placement.
967          */
968         if (max_faults && max_nid != p->numa_preferred_nid) {
969                 int preferred_cpu;
970
971                 /*
972                  * If the task is not on the preferred node then find the most
973                  * idle CPU to migrate to.
974                  */
975                 preferred_cpu = task_cpu(p);
976                 if (cpu_to_node(preferred_cpu) != max_nid) {
977                         preferred_cpu = find_idlest_cpu_node(preferred_cpu,
978                                                              max_nid);
979                 }
980
981                 /* Update the preferred nid and migrate task if possible */
982                 p->numa_preferred_nid = max_nid;
983                 p->numa_migrate_seq = 0;
984                 migrate_task_to(p, preferred_cpu);
985         }
986 }
987
988 /*
989  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
990  */
991 void task_numa_fault(int last_nid, int node, int pages, bool migrated)
992 {
993         struct task_struct *p = current;
994         int priv;
995
996         if (!numabalancing_enabled)
997                 return;
998
999         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
1000         if (!p->mm)
1001                 return;
1002
1003         /* For now, do not attempt to detect private/shared accesses */
1004         priv = 1;
1005
1006         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
1007         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
1008                 int size = sizeof(*p->numa_faults) * 2 * nr_node_ids;
1009
1010                 /* numa_faults and numa_faults_buffer share the allocation */
1011                 p->numa_faults = kzalloc(size * 2, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
1012                 if (!p->numa_faults)
1013                         return;
1014
1015                 BUG_ON(p->numa_faults_buffer);
1016                 p->numa_faults_buffer = p->numa_faults + (2 * nr_node_ids);
1017         }
1018
1019         /*
1020          * If pages are properly placed (did not migrate) then scan slower.
1021          * This is reset periodically in case of phase changes
1022          */
1023         if (!migrated) {
1024                 /* Initialise if necessary */
1025                 if (!p->numa_scan_period_max)
1026                         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1027
1028                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1029                         p->numa_scan_period + 10);
1030         }
1031
1032         task_numa_placement(p);
1033
1034         p->numa_faults_buffer[task_faults_idx(node, priv)] += pages;
1035 }
1036
1037 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
1038 {
1039         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
1040         p->mm->numa_scan_offset = 0;
1041 }
1042
1043 /*
1044  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
1045  * Triggered from task_tick_numa().
1046  */
1047 void task_numa_work(struct callback_head *work)
1048 {
1049         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
1050         struct task_struct *p = current;
1051         struct mm_struct *mm = p->mm;
1052         struct vm_area_struct *vma;
1053         unsigned long start, end;
1054         unsigned long nr_pte_updates = 0;
1055         long pages;
1056
1057         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
1058
1059         work->next = work; /* protect against double add */
1060         /*
1061          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
1062          *
1063          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
1064          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
1065          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
1066          * work.
1067          */
1068         if (p->flags & PF_EXITING)
1069                 return;
1070
1071         if (!mm->numa_next_reset || !mm->numa_next_scan) {
1072                 mm->numa_next_scan = now +
1073                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1074                 mm->numa_next_reset = now +
1075                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_period_reset);
1076         }
1077
1078         /*
1079          * Reset the scan period if enough time has gone by. Objective is that
1080          * scanning will be reduced if pages are properly placed. As tasks
1081          * can enter different phases this needs to be re-examined. Lacking
1082          * proper tracking of reference behaviour, this blunt hammer is used.
1083          */
1084         migrate = mm->numa_next_reset;
1085         if (time_after(now, migrate)) {
1086                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1087                 next_scan = now + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_period_reset);
1088                 xchg(&mm->numa_next_reset, next_scan);
1089         }
1090
1091         /*
1092          * Enforce maximal scan/migration frequency..
1093          */
1094         migrate = mm->numa_next_scan;
1095         if (time_before(now, migrate))
1096                 return;
1097
1098         if (p->numa_scan_period == 0) {
1099                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1100                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1101         }
1102
1103         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1104         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
1105                 return;
1106
1107         /*
1108          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
1109          * the next time around.
1110          */
1111         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
1112
1113         start = mm->numa_scan_offset;
1114         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
1115         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
1116         if (!pages)
1117                 return;
1118
1119         down_read(&mm->mmap_sem);
1120         vma = find_vma(mm, start);
1121         if (!vma) {
1122                 reset_ptenuma_scan(p);
1123                 start = 0;
1124                 vma = mm->mmap;
1125         }
1126         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
1127                 if (!vma_migratable(vma))
1128                         continue;
1129
1130                 /* Skip small VMAs. They are not likely to be of relevance */
1131                 if (vma->vm_end - vma->vm_start < HPAGE_SIZE)
1132                         continue;
1133
1134                 do {
1135                         start = max(start, vma->vm_start);
1136                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
1137                         end = min(end, vma->vm_end);
1138                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
1139
1140                         /*
1141                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
1142                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
1143                          * address space is quickly skipped.
1144                          */
1145                         if (nr_pte_updates)
1146                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
1147
1148                         start = end;
1149                         if (pages <= 0)
1150                                 goto out;
1151                 } while (end != vma->vm_end);
1152         }
1153
1154 out:
1155         /*
1156          * If the whole process was scanned without updates then no NUMA
1157          * hinting faults are being recorded and scan rate should be lower.
1158          */
1159         if (mm->numa_scan_offset == 0 && !nr_pte_updates) {
1160                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1161                         p->numa_scan_period << 1);
1162
1163                 next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1164                 mm->numa_next_scan = next_scan;
1165         }
1166
1167         /*
1168          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
1169          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
1170          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
1171          * scanner to the start so check it now.
1172          */
1173         if (vma)
1174                 mm->numa_scan_offset = start;
1175         else
1176                 reset_ptenuma_scan(p);
1177         up_read(&mm->mmap_sem);
1178 }
1179
1180 /*
1181  * Drive the periodic memory faults..
1182  */
1183 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1184 {
1185         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
1186         u64 period, now;
1187
1188         /*
1189          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
1190          */
1191         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
1192                 return;
1193
1194         /*
1195          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
1196          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
1197          * task needs to have done some actual work before we bother with
1198          * NUMA placement.
1199          */
1200         now = curr->se.sum_exec_runtime;
1201         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
1202
1203         if (now - curr->node_stamp > period) {
1204                 if (!curr->node_stamp)
1205                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
1206                 curr->node_stamp += period;
1207
1208                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
1209                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
1210                         task_work_add(curr, work, true);
1211                 }
1212         }
1213 }
1214 #else
1215 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1216 {
1217 }
1218 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1219
1220 static void
1221 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1222 {
1223         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
1224         if (!parent_entity(se))
1225                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
1226 #ifdef CONFIG_SMP
1227         if (entity_is_task(se))
1228                 list_add(&se->group_node, &rq_of(cfs_rq)->cfs_tasks);
1229 #endif
1230         cfs_rq->nr_running++;
1231 }
1232
1233 static void
1234 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1235 {
1236         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
1237         if (!parent_entity(se))
1238                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
1239         if (entity_is_task(se))
1240                 list_del_init(&se->group_node);
1241         cfs_rq->nr_running--;
1242 }
1243
1244 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1245 # ifdef CONFIG_SMP
1246 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
1247 {
1248         long tg_weight;
1249
1250         /*
1251          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
1252          * to gain a more accurate current total weight. See
1253          * update_cfs_rq_load_contribution().
1254          */
1255         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
1256         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
1257         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
1258
1259         return tg_weight;
1260 }
1261
1262 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
1263 {
1264         long tg_weight, load, shares;
1265
1266         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
1267         load = cfs_rq->load.weight;
1268
1269         shares = (tg->shares * load);
1270         if (tg_weight)
1271                 shares /= tg_weight;
1272
1273         if (shares < MIN_SHARES)
1274                 shares = MIN_SHARES;
1275         if (shares > tg->shares)
1276                 shares = tg->shares;
1277
1278         return shares;
1279 }
1280 # else /* CONFIG_SMP */
1281 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
1282 {
1283         return tg->shares;
1284 }
1285 # endif /* CONFIG_SMP */
1286 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
1287                             unsigned long weight)
1288 {
1289         if (se->on_rq) {
1290                 /* commit outstanding execution time */
1291                 if (cfs_rq->curr == se)
1292                         update_curr(cfs_rq);
1293                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
1294         }
1295
1296         update_load_set(&se->load, weight);
1297
1298         if (se->on_rq)
1299                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
1300 }
1301
1302 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
1303
1304 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
1305 {
1306         struct task_group *tg;
1307         struct sched_entity *se;
1308         long shares;
1309
1310         tg = cfs_rq->tg;
1311         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
1312         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
1313                 return;
1314 #ifndef CONFIG_SMP
1315         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
1316                 return;
1317 #endif
1318         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
1319
1320         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
1321 }
1322 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
1323 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
1324 {
1325 }
1326 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
1327
1328 #ifdef CONFIG_SMP
1329 /*
1330  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
1331  * Note: The tables below are dependent on this value.
1332  */
1333 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
1334 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
1335 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
1336
1337 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
1338 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
1339         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
1340         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
1341         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
1342         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
1343         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
1344         0x85aac367, 0x82cd8698,
1345 };
1346
1347 /*
1348  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
1349  * over-estimates when re-combining.
1350  */
1351 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
1352             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
1353          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
1354         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
1355 };
1356
1357 /*
1358  * Approximate:
1359  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
1360  */
1361 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
1362 {
1363         unsigned int local_n;
1364
1365         if (!n)
1366                 return val;
1367         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
1368                 return 0;
1369
1370         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
1371         local_n = n;
1372
1373         /*
1374          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
1375          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * k^(n%PERIOD)
1376          * With a look-up table which covers k^n (n<PERIOD)
1377          *
1378          * To achieve constant time decay_load.
1379          */
1380         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
1381                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
1382                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
1383         }
1384
1385         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
1386         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
1387         return val >> 32;
1388 }
1389
1390 /*
1391  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
1392  * average will be: \Sum 1024*y^n
1393  *
1394  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
1395  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
1396  */
1397 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
1398 {
1399         u32 contrib = 0;
1400
1401         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
1402                 return runnable_avg_yN_sum[n];
1403         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
1404                 return LOAD_AVG_MAX;
1405
1406         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
1407         do {
1408                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
1409                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
1410
1411                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
1412         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
1413
1414         contrib = decay_load(contrib, n);
1415         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
1416 }
1417
1418 /*
1419  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
1420  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
1421  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
1422  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
1423  *
1424  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
1425  *      p0            p1           p2
1426  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
1427  *
1428  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
1429  *
1430  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
1431  * following representation of historical load:
1432  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
1433  *
1434  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
1435  *   y^32 = 0.5
1436  *
1437  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
1438  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
1439  * (u_0).
1440  *
1441  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
1442  * sum again by y is sufficient to update:
1443  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
1444  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
1445  */
1446 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now,
1447                                                         struct sched_avg *sa,
1448                                                         int runnable)
1449 {
1450         u64 delta, periods;
1451         u32 runnable_contrib;
1452         int delta_w, decayed = 0;
1453
1454         delta = now - sa->last_runnable_update;
1455         /*
1456          * This should only happen when time goes backwards, which it
1457          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
1458          */
1459         if ((s64)delta < 0) {
1460                 sa->last_runnable_update = now;
1461                 return 0;
1462         }
1463
1464         /*
1465          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
1466          * approximation of 1us and fast to compute.
1467          */
1468         delta >>= 10;
1469         if (!delta)
1470                 return 0;
1471         sa->last_runnable_update = now;
1472
1473         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
1474         delta_w = sa->runnable_avg_period % 1024;
1475         if (delta + delta_w >= 1024) {
1476                 /* period roll-over */
1477                 decayed = 1;
1478
1479                 /*
1480                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
1481                  * out how much from delta we need to complete the current
1482                  * period and accrue it.
1483                  */
1484                 delta_w = 1024 - delta_w;
1485                 if (runnable)
1486                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
1487                 sa->runnable_avg_period += delta_w;
1488
1489                 delta -= delta_w;
1490
1491                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
1492                 periods = delta / 1024;
1493                 delta %= 1024;
1494
1495                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
1496                                                   periods + 1);
1497                 sa->runnable_avg_period = decay_load(sa->runnable_avg_period,
1498                                                      periods + 1);
1499
1500                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
1501                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
1502                 if (runnable)
1503                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
1504                 sa->runnable_avg_period += runnable_contrib;
1505         }
1506
1507         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
1508         if (runnable)
1509                 sa->runnable_avg_sum += delta;
1510         sa->runnable_avg_period += delta;
1511
1512         return decayed;
1513 }
1514
1515 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
1516 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
1517 {
1518         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1519         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
1520
1521         decays -= se->avg.decay_count;
1522         if (!decays)
1523                 return 0;
1524
1525         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
1526         se->avg.decay_count = 0;
1527
1528         return decays;
1529 }
1530
1531 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1532 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
1533                                                  int force_update)
1534 {
1535         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
1536         long tg_contrib;
1537
1538         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
1539         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
1540
1541         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
1542                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
1543                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
1544         }
1545 }
1546
1547 /*
1548  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
1549  * representation for computing load contributions.
1550  */
1551 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
1552                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
1553 {
1554         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
1555         long contrib;
1556
1557         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
1558         contrib = div_u64(sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
1559                           sa->runnable_avg_period + 1);
1560         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
1561
1562         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
1563                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
1564                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
1565         }
1566 }
1567
1568 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
1569 {
1570         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
1571         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
1572         int runnable_avg;
1573
1574         u64 contrib;
1575
1576         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
1577         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
1578                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
1579
1580         /*
1581          * For group entities we need to compute a correction term in the case
1582          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
1583          * load as a task of equal weight.
1584          *
1585          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
1586          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
1587          * lower-bound on the true value.
1588          *
1589          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
1590          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
1591          * understating by the aggregate of their overlap.
1592          *
1593          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
1594          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
1595          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
1596          *
1597          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
1598          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
1599          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
1600          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
1601          * our upper bound of 1-cpu.
1602          */
1603         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
1604         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
1605                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
1606                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
1607         }
1608 }
1609 #else
1610 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
1611                                                  int force_update) {}
1612 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
1613                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
1614 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
1615 #endif
1616
1617 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
1618 {
1619         u32 contrib;
1620
1621         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
1622         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
1623         contrib /= (se->avg.runnable_avg_period + 1);
1624         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
1625 }
1626
1627 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
1628 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
1629 {
1630         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
1631
1632         if (entity_is_task(se)) {
1633                 __update_task_entity_contrib(se);
1634         } else {
1635                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
1636                 __update_group_entity_contrib(se);
1637         }
1638
1639         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
1640 }
1641
1642 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
1643                                                  long load_contrib)
1644 {
1645         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
1646                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
1647         else
1648                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
1649 }
1650
1651 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
1652
1653 /* Update a sched_entity's runnable average */
1654 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
1655                                           int update_cfs_rq)
1656 {
1657         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1658         long contrib_delta;
1659         u64 now;
1660
1661         /*
1662          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
1663          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
1664          */
1665         if (entity_is_task(se))
1666                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
1667         else
1668                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
1669
1670         if (!__update_entity_runnable_avg(now, &se->avg, se->on_rq))
1671                 return;
1672
1673         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
1674
1675         if (!update_cfs_rq)
1676                 return;
1677
1678         if (se->on_rq)
1679                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
1680         else
1681                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
1682 }
1683
1684 /*
1685  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
1686  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
1687  */
1688 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
1689 {
1690         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
1691         u64 decays;
1692
1693         decays = now - cfs_rq->last_decay;
1694         if (!decays && !force_update)
1695                 return;
1696
1697         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
1698                 unsigned long removed_load;
1699                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
1700                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
1701         }
1702
1703         if (decays) {
1704                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
1705                                                       decays);
1706                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
1707                 cfs_rq->last_decay = now;
1708         }
1709
1710         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
1711 }
1712
1713 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
1714 {
1715         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), &rq->avg, runnable);
1716         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
1717 }
1718
1719 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
1720 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
1721                                                   struct sched_entity *se,
1722                                                   int wakeup)
1723 {
1724         /*
1725          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
1726          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
1727          * accumulated while sleeping.
1728          *
1729          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
1730          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
1731          * constructed load_avg_contrib.
1732          */
1733         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
1734                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1735                 if (se->avg.decay_count) {
1736                         /*
1737                          * In a wake-up migration we have to approximate the
1738                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
1739                          * clock_task between the two cpus, and it is not
1740                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
1741                          * approximate this using our carried decays, which are
1742                          * explicitly atomically readable.
1743                          */
1744                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
1745                                                         << 20;
1746                         update_entity_load_avg(se, 0);
1747                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
1748                         se->avg.decay_count = 0;
1749                 }
1750                 wakeup = 0;
1751         } else {
1752                 /*
1753                  * Task re-woke on same cpu (or else migrate_task_rq_fair()
1754                  * would have made count negative); we must be careful to avoid
1755                  * double-accounting blocked time after synchronizing decays.
1756                  */
1757                 se->avg.last_runnable_update += __synchronize_entity_decay(se)
1758                                                         << 20;
1759         }
1760
1761         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
1762         if (wakeup) {
1763                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
1764                 update_entity_load_avg(se, 0);
1765         }
1766
1767         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
1768         /* we force update consideration on load-balancer moves */
1769         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
1770 }
1771
1772 /*
1773  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
1774  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
1775  * blocked_load_avg.
1776  */
1777 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
1778                                                   struct sched_entity *se,
1779                                                   int sleep)
1780 {
1781         update_entity_load_avg(se, 1);
1782         /* we force update consideration on load-balancer moves */
1783         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
1784
1785         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
1786         if (sleep) {
1787                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
1788                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
1789         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
1790 }
1791
1792 /*
1793  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
1794  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
1795  * be the only way to update the runnable statistic.
1796  */
1797 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
1798 {
1799         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
1800 }
1801
1802 /*
1803  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
1804  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
1805  * be the only way to update the runnable statistic.
1806  */
1807 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
1808 {
1809         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
1810 }
1811
1812 #else
1813 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
1814                                           int update_cfs_rq) {}
1815 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
1816 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
1817                                            struct sched_entity *se,
1818                                            int wakeup) {}
1819 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
1820                                            struct sched_entity *se,
1821                                            int sleep) {}
1822 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
1823                                               int force_update) {}
1824 #endif
1825
1826 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1827 {
1828 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
1829         struct task_struct *tsk = NULL;
1830
1831         if (entity_is_task(se))
1832                 tsk = task_of(se);
1833
1834         if (se->statistics.sleep_start) {
1835                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
1836
1837                 if ((s64)delta < 0)
1838                         delta = 0;
1839
1840                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
1841                         se->statistics.sleep_max = delta;
1842
1843                 se->statistics.sleep_start = 0;
1844                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
1845
1846                 if (tsk) {
1847                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
1848                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
1849                 }
1850         }
1851         if (se->statistics.block_start) {
1852                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
1853
1854                 if ((s64)delta < 0)
1855                         delta = 0;
1856
1857                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
1858                         se->statistics.block_max = delta;
1859
1860                 se->statistics.block_start = 0;
1861                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
1862
1863                 if (tsk) {
1864                         if (tsk->in_iowait) {
1865                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
1866                                 se->statistics.iowait_count++;
1867                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
1868                         }
1869
1870                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
1871
1872                         /*
1873                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
1874                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
1875                          * amount of time that the task spent sleeping:
1876                          */
1877                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
1878                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
1879                                                 (void *)get_wchan(tsk),
1880                                                 delta >> 20);
1881                         }
1882                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
1883                 }
1884         }
1885 #endif
1886 }
1887
1888 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1889 {
1890 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
1891         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
1892
1893         if (d < 0)
1894                 d = -d;
1895
1896         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
1897                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
1898 #endif
1899 }
1900
1901 static void
1902 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
1903 {
1904         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
1905
1906         /*
1907          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
1908          * however the extra weight of the new task will slow them down a
1909          * little, place the new task so that it fits in the slot that
1910          * stays open at the end.
1911          */
1912         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
1913                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
1914
1915         /* sleeps up to a single latency don't count. */
1916         if (!initial) {
1917                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
1918
1919                 /*
1920                  * Halve their sleep time's effect, to allow
1921                  * for a gentler effect of sleepers:
1922                  */
1923                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
1924                         thresh >>= 1;
1925
1926                 vruntime -= thresh;
1927         }
1928
1929         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
1930         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
1931 }
1932
1933 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
1934
1935 static void
1936 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1937 {
1938         /*
1939          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
1940          * through calling update_curr().
1941          */
1942         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
1943                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
1944
1945         /*
1946          * Update run-time statistics of the 'current'.
1947          */
1948         update_curr(cfs_rq);
1949         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
1950         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
1951         update_cfs_shares(cfs_rq);
1952
1953         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
1954                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
1955                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1956         }
1957
1958         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
1959         check_spread(cfs_rq, se);
1960         if (se != cfs_rq->curr)
1961                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
1962         se->on_rq = 1;
1963
1964         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
1965                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
1966                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
1967         }
1968 }
1969
1970 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
1971 {
1972         for_each_sched_entity(se) {
1973                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1974                 if (cfs_rq->last == se)
1975                         cfs_rq->last = NULL;
1976                 else
1977                         break;
1978         }
1979 }
1980
1981 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
1982 {
1983         for_each_sched_entity(se) {
1984                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1985                 if (cfs_rq->next == se)
1986                         cfs_rq->next = NULL;
1987                 else
1988                         break;
1989         }
1990 }
1991
1992 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
1993 {
1994         for_each_sched_entity(se) {
1995                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1996                 if (cfs_rq->skip == se)
1997                         cfs_rq->skip = NULL;
1998                 else
1999                         break;
2000         }
2001 }
2002
2003 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2004 {
2005         if (cfs_rq->last == se)
2006                 __clear_buddies_last(se);
2007
2008         if (cfs_rq->next == se)
2009                 __clear_buddies_next(se);
2010
2011         if (cfs_rq->skip == se)
2012                 __clear_buddies_skip(se);
2013 }
2014
2015 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2016
2017 static void
2018 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2019 {
2020         /*
2021          * Update run-time statistics of the 'current'.
2022          */
2023         update_curr(cfs_rq);
2024         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
2025
2026         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
2027         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
2028 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2029                 if (entity_is_task(se)) {
2030                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
2031
2032                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
2033                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2034                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
2035                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2036                 }
2037 #endif
2038         }
2039
2040         clear_buddies(cfs_rq, se);
2041
2042         if (se != cfs_rq->curr)
2043                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2044         se->on_rq = 0;
2045         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2046
2047         /*
2048          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
2049          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
2050          * movement in our normalized position.
2051          */
2052         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
2053                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
2054
2055         /* return excess runtime on last dequeue */
2056         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2057
2058         update_min_vruntime(cfs_rq);
2059         update_cfs_shares(cfs_rq);
2060 }
2061
2062 /*
2063  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
2064  */
2065 static void
2066 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2067 {
2068         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
2069         struct sched_entity *se;
2070         s64 delta;
2071
2072         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
2073         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
2074         if (delta_exec > ideal_runtime) {
2075                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2076                 /*
2077                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
2078                  * re-elected due to buddy favours.
2079                  */
2080                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
2081                 return;
2082         }
2083
2084         /*
2085          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
2086          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
2087          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
2088          */
2089         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
2090                 return;
2091
2092         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2093         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
2094
2095         if (delta < 0)
2096                 return;
2097
2098         if (delta > ideal_runtime)
2099                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2100 }
2101
2102 static void
2103 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2104 {
2105         /* 'current' is not kept within the tree. */
2106         if (se->on_rq) {
2107                 /*
2108                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
2109                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
2110                  * runqueue.
2111                  */
2112                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
2113                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2114         }
2115
2116         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
2117         cfs_rq->curr = se;
2118 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2119         /*
2120          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
2121          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
2122          * when there are only lesser-weight tasks around):
2123          */
2124         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
2125                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
2126                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
2127         }
2128 #endif
2129         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
2130 }
2131
2132 static int
2133 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
2134
2135 /*
2136  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
2137  * 1) keep things fair between processes/task groups
2138  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
2139  * 3) pick the "last" process, for cache locality
2140  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
2141  */
2142 static struct sched_entity *pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
2143 {
2144         struct sched_entity *se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2145         struct sched_entity *left = se;
2146
2147         /*
2148          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
2149          * be done without getting too unfair.
2150          */
2151         if (cfs_rq->skip == se) {
2152                 struct sched_entity *second = __pick_next_entity(se);
2153                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
2154                         se = second;
2155         }
2156
2157         /*
2158          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
2159          */
2160         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
2161                 se = cfs_rq->last;
2162
2163         /*
2164          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
2165          */
2166         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
2167                 se = cfs_rq->next;
2168
2169         clear_buddies(cfs_rq, se);
2170
2171         return se;
2172 }
2173
2174 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2175
2176 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
2177 {
2178         /*
2179          * If still on the runqueue then deactivate_task()
2180          * was not called and update_curr() has to be done:
2181          */
2182         if (prev->on_rq)
2183                 update_curr(cfs_rq);
2184
2185         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
2186         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2187
2188         check_spread(cfs_rq, prev);
2189         if (prev->on_rq) {
2190                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
2191                 /* Put 'current' back into the tree. */
2192                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
2193                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
2194                 update_entity_load_avg(prev, 1);
2195         }
2196         cfs_rq->curr = NULL;
2197 }
2198
2199 static void
2200 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
2201 {
2202         /*
2203          * Update run-time statistics of the 'current'.
2204          */
2205         update_curr(cfs_rq);
2206
2207         /*
2208          * Ensure that runnable average is periodically updated.
2209          */
2210         update_entity_load_avg(curr, 1);
2211         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
2212         update_cfs_shares(cfs_rq);
2213
2214 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
2215         /*
2216          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
2217          * validating it and just reschedule.
2218          */
2219         if (queued) {
2220                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2221                 return;
2222         }
2223         /*
2224          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
2225          */
2226         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
2227                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
2228                 return;
2229 #endif
2230
2231         if (cfs_rq->nr_running > 1)
2232                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
2233 }
2234
2235
2236 /**************************************************
2237  * CFS bandwidth control machinery
2238  */
2239
2240 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
2241
2242 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
2243 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
2244
2245 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
2246 {
2247         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
2248 }
2249
2250 void account_cfs_bandwidth_used(int enabled, int was_enabled)
2251 {
2252         /* only need to count groups transitioning between enabled/!enabled */
2253         if (enabled && !was_enabled)
2254                 static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
2255         else if (!enabled && was_enabled)
2256                 static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
2257 }
2258 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
2259 static bool cfs_bandwidth_used(void)
2260 {
2261         return true;
2262 }
2263
2264 void account_cfs_bandwidth_used(int enabled, int was_enabled) {}
2265 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
2266
2267 /*
2268  * default period for cfs group bandwidth.
2269  * default: 0.1s, units: nanoseconds
2270  */
2271 static inline u64 default_cfs_period(void)
2272 {
2273         return 100000000ULL;
2274 }
2275
2276 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
2277 {
2278         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
2279 }
2280
2281 /*
2282  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
2283  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
2284  * additional synchronization around rq->lock.
2285  *
2286  * requires cfs_b->lock
2287  */
2288 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2289 {
2290         u64 now;
2291
2292         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2293                 return;
2294
2295         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
2296         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
2297         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
2298 }
2299
2300 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
2301 {
2302         return &tg->cfs_bandwidth;
2303 }
2304
2305 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
2306 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
2307 {
2308         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
2309                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
2310
2311         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
2312 }
2313
2314 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
2315 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2316 {
2317         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2318         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
2319         u64 amount = 0, min_amount, expires;
2320
2321         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
2322         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
2323
2324         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2325         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2326                 amount = min_amount;
2327         else {
2328                 /*
2329                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
2330                  * period must have elapsed since the last consumption.
2331                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
2332                  * active.
2333                  */
2334                 if (!cfs_b->timer_active) {
2335                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
2336                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b);
2337                 }
2338
2339                 if (cfs_b->runtime > 0) {
2340                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
2341                         cfs_b->runtime -= amount;
2342                         cfs_b->idle = 0;
2343                 }
2344         }
2345         expires = cfs_b->runtime_expires;
2346         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2347
2348         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
2349         /*
2350          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
2351          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
2352          * issued.
2353          */
2354         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
2355                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
2356
2357         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
2358 }
2359
2360 /*
2361  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
2362  * fact that rq->clock snapshots this value.
2363  */
2364 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2365 {
2366         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2367
2368         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
2369         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
2370                 return;
2371
2372         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
2373                 return;
2374
2375         /*
2376          * If the local deadline has passed we have to consider the
2377          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
2378          * has not truly expired.
2379          *
2380          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
2381          * whether the global deadline has advanced.
2382          */
2383
2384         if ((s64)(cfs_rq->runtime_expires - cfs_b->runtime_expires) >= 0) {
2385                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
2386                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
2387         } else {
2388                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
2389                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
2390         }
2391 }
2392
2393 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq,
2394                                      unsigned long delta_exec)
2395 {
2396         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
2397         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
2398         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2399
2400         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
2401                 return;
2402
2403         /*
2404          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
2405          * hierarchy can be throttled
2406          */
2407         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
2408                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2409 }
2410
2411 static __always_inline
2412 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, unsigned long delta_exec)
2413 {
2414         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
2415                 return;
2416
2417         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
2418 }
2419
2420 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
2421 {
2422         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
2423 }
2424
2425 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
2426 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
2427 {
2428         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
2429 }
2430
2431 /*
2432  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
2433  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
2434  * load-balance operations.
2435  */
2436 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
2437                                     int src_cpu, int dest_cpu)
2438 {
2439         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
2440
2441         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
2442         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
2443
2444         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
2445                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
2446 }
2447
2448 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
2449 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
2450 {
2451         struct rq *rq = data;
2452         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
2453
2454         cfs_rq->throttle_count--;
2455 #ifdef CONFIG_SMP
2456         if (!cfs_rq->throttle_count) {
2457                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
2458                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
2459                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
2460         }
2461 #endif
2462
2463         return 0;
2464 }
2465
2466 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
2467 {
2468         struct rq *rq = data;
2469         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
2470
2471         /* group is entering throttled state, stop time */
2472         if (!cfs_rq->throttle_count)
2473                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
2474         cfs_rq->throttle_count++;
2475
2476         return 0;
2477 }
2478
2479 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
2480 {
2481         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2482         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2483         struct sched_entity *se;
2484         long task_delta, dequeue = 1;
2485
2486         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2487
2488         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
2489         rcu_read_lock();
2490         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
2491         rcu_read_unlock();
2492
2493         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
2494         for_each_sched_entity(se) {
2495                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
2496                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
2497                 if (!se->on_rq)
2498                         break;
2499
2500                 if (dequeue)
2501                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
2502                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
2503
2504                 if (qcfs_rq->load.weight)
2505                         dequeue = 0;
2506         }
2507
2508         if (!se)
2509                 rq->nr_running -= task_delta;
2510
2511         cfs_rq->throttled = 1;
2512         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
2513         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2514         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
2515         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2516 }
2517
2518 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
2519 {
2520         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2521         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2522         struct sched_entity *se;
2523         int enqueue = 1;
2524         long task_delta;
2525
2526         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
2527
2528         cfs_rq->throttled = 0;
2529
2530         update_rq_clock(rq);
2531
2532         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2533         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
2534         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
2535         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2536
2537         /* update hierarchical throttle state */
2538         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
2539
2540         if (!cfs_rq->load.weight)
2541                 return;
2542
2543         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
2544         for_each_sched_entity(se) {
2545                 if (se->on_rq)
2546                         enqueue = 0;
2547
2548                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2549                 if (enqueue)
2550                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
2551                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
2552
2553                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2554                         break;
2555         }
2556
2557         if (!se)
2558                 rq->nr_running += task_delta;
2559
2560         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
2561         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
2562                 resched_task(rq->curr);
2563 }
2564
2565 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
2566                 u64 remaining, u64 expires)
2567 {
2568         struct cfs_rq *cfs_rq;
2569         u64 runtime = remaining;
2570
2571         rcu_read_lock();
2572         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
2573                                 throttled_list) {
2574                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2575
2576                 raw_spin_lock(&rq->lock);
2577                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2578                         goto next;
2579
2580                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
2581                 if (runtime > remaining)
2582                         runtime = remaining;
2583                 remaining -= runtime;
2584
2585                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
2586                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
2587
2588                 /* we check whether we're throttled above */
2589                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
2590                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
2591
2592 next:
2593                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
2594
2595                 if (!remaining)
2596                         break;
2597         }
2598         rcu_read_unlock();
2599
2600         return remaining;
2601 }
2602
2603 /*
2604  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
2605  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
2606  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
2607  * used to track this state.
2608  */
2609 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
2610 {
2611         u64 runtime, runtime_expires;
2612         int idle = 1, throttled;
2613
2614         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2615         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
2616         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2617                 goto out_unlock;
2618
2619         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
2620         /* idle depends on !throttled (for the case of a large deficit) */
2621         idle = cfs_b->idle && !throttled;
2622         cfs_b->nr_periods += overrun;
2623
2624         /* if we're going inactive then everything else can be deferred */
2625         if (idle)
2626                 goto out_unlock;
2627
2628         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
2629
2630         if (!throttled) {
2631                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
2632                 cfs_b->idle = 1;
2633                 goto out_unlock;
2634         }
2635
2636         /* account preceding periods in which throttling occurred */
2637         cfs_b->nr_throttled += overrun;
2638
2639         /*
2640          * There are throttled entities so we must first use the new bandwidth
2641          * to unthrottle them before making it generally available.  This
2642          * ensures that all existing debts will be paid before a new cfs_rq is
2643          * allowed to run.
2644          */
2645         runtime = cfs_b->runtime;
2646         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
2647         cfs_b->runtime = 0;
2648
2649         /*
2650          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth
2651          * while we unthrottle.  This can potentially race with an unthrottled
2652          * group trying to acquire new bandwidth from the global pool.
2653          */
2654         while (throttled && runtime > 0) {
2655                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2656                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
2657                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
2658                                                  runtime_expires);
2659                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2660
2661                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
2662         }
2663
2664         /* return (any) remaining runtime */
2665         cfs_b->runtime = runtime;
2666         /*
2667          * While we are ensured activity in the period following an
2668          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
2669          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
2670          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
2671          */
2672         cfs_b->idle = 0;
2673 out_unlock:
2674         if (idle)
2675                 cfs_b->timer_active = 0;
2676         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2677
2678         return idle;
2679 }
2680
2681 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
2682 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
2683 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
2684 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
2685 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
2686 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
2687
2688 /* are we near the end of the current quota period? */
2689 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
2690 {
2691         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
2692         u64 remaining;
2693
2694         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
2695         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
2696                 return 1;
2697
2698         /* is a quota refresh about to occur? */
2699         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
2700         if (remaining < min_expire)
2701                 return 1;
2702
2703         return 0;
2704 }
2705
2706 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2707 {
2708         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
2709
2710         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
2711         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
2712                 return;
2713
2714         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
2715                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
2716 }
2717
2718 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
2719 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2720 {
2721         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2722         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
2723
2724         if (slack_runtime <= 0)
2725                 return;
2726
2727         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2728         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
2729             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
2730                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
2731
2732                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
2733                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
2734                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
2735                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
2736         }
2737         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2738
2739         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
2740         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
2741 }
2742
2743 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2744 {
2745         if (!cfs_bandwidth_used())
2746                 return;
2747
2748         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
2749                 return;
2750
2751         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2752 }
2753
2754 /*
2755  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
2756  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
2757  */
2758 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2759 {
2760         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
2761         u64 expires;
2762
2763         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
2764         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration))
2765                 return;
2766
2767         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2768         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice) {
2769                 runtime = cfs_b->runtime;
2770                 cfs_b->runtime = 0;
2771         }
2772         expires = cfs_b->runtime_expires;
2773         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2774
2775         if (!runtime)
2776                 return;
2777
2778         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
2779
2780         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2781         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
2782                 cfs_b->runtime = runtime;
2783         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2784 }
2785
2786 /*
2787  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
2788  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
2789  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
2790  */
2791 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
2792 {
2793         if (!cfs_bandwidth_used())
2794                 return;
2795
2796         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
2797         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
2798                 return;
2799
2800         /* ensure the group is not already throttled */
2801         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2802                 return;
2803
2804         /* update runtime allocation */
2805         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
2806         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
2807                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
2808 }
2809
2810 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
2811 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2812 {
2813         if (!cfs_bandwidth_used())
2814                 return;
2815
2816         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
2817                 return;
2818
2819         /*
2820          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
2821          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
2822          */
2823         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2824                 return;
2825
2826         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
2827 }
2828
2829 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
2830 {
2831         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
2832                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
2833         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
2834
2835         return HRTIMER_NORESTART;
2836 }
2837
2838 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
2839 {
2840         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
2841                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
2842         ktime_t now;
2843         int overrun;
2844         int idle = 0;
2845
2846         for (;;) {
2847                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
2848                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
2849
2850                 if (!overrun)
2851                         break;
2852
2853                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
2854         }
2855
2856         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
2857 }
2858
2859 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2860 {
2861         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
2862         cfs_b->runtime = 0;
2863         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
2864         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
2865
2866         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
2867         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2868         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
2869         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2870         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
2871 }
2872
2873 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2874 {
2875         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
2876         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
2877 }
2878
2879 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
2880 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2881 {
2882         /*
2883          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
2884          * period or because we're racing with the tear-down path
2885          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
2886          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
2887          */
2888         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer))) {
2889                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2890                 /* ensure cfs_b->lock is available while we wait */
2891                 hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
2892
2893                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2894                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
2895                 if (cfs_b->timer_active)
2896                         return;
2897         }
2898
2899         cfs_b->timer_active = 1;
2900         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
2901 }
2902
2903 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2904 {
2905         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
2906         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
2907 }
2908
2909 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
2910 {
2911         struct cfs_rq *cfs_rq;
2912
2913         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
2914                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2915
2916                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
2917                         continue;
2918
2919                 /*
2920                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
2921                  * there's some valid quota amount
2922                  */
2923                 cfs_rq->runtime_remaining = cfs_b->quota;
2924                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2925                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
2926         }
2927 }
2928
2929 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
2930 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
2931 {
2932         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2933 }
2934
2935 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq,
2936                                      unsigned long delta_exec) {}
2937 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2938 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2939 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2940
2941 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
2942 {
2943         return 0;
2944 }
2945
2946 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
2947 {
2948         return 0;
2949 }
2950
2951 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
2952                                     int src_cpu, int dest_cpu)
2953 {
2954         return 0;
2955 }
2956
2957 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
2958
2959 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2960 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2961 #endif
2962
2963 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
2964 {
2965         return NULL;
2966 }
2967 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
2968 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
2969
2970 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
2971
2972 /**************************************************
2973  * CFS operations on tasks:
2974  */
2975
2976 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
2977 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2978 {
2979         struct sched_entity *se = &p->se;
2980         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2981
2982         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
2983
2984         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
2985                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
2986                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
2987                 s64 delta = slice - ran;
2988
2989                 if (delta < 0) {
2990                         if (rq->curr == p)
2991                                 resched_task(p);
2992                         return;
2993                 }
2994
2995                 /*
2996                  * Don't schedule slices shorter than 10000ns, that just
2997                  * doesn't make sense. Rely on vruntime for fairness.
2998                  */
2999                 if (rq->curr != p)
3000                         delta = max_t(s64, 10000LL, delta);
3001
3002                 hrtick_start(rq, delta);
3003         }
3004 }
3005
3006 /*
3007  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
3008  * current task is from our class and nr_running is low enough
3009  * to matter.
3010  */
3011 static void hrtick_update(struct rq *rq)
3012 {
3013         struct task_struct *curr = rq->curr;
3014
3015         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
3016                 return;
3017
3018         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
3019                 hrtick_start_fair(rq, curr);
3020 }
3021 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
3022 static inline void
3023 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3024 {
3025 }
3026
3027 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
3028 {
3029 }
3030 #endif
3031
3032 /*
3033  * The enqueue_task method is called before nr_running is
3034  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
3035  * then put the task into the rbtree:
3036  */
3037 static void
3038 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3039 {
3040         struct cfs_rq *cfs_rq;
3041         struct sched_entity *se = &p->se;
3042
3043         for_each_sched_entity(se) {
3044                 if (se->on_rq)
3045                         break;
3046                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3047                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
3048
3049                 /*
3050                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3051                  *
3052                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3053                  * post the final h_nr_running increment below.
3054                 */
3055                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3056                         break;
3057                 cfs_rq->h_nr_running++;
3058
3059                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
3060         }
3061
3062         for_each_sched_entity(se) {
3063                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3064                 cfs_rq->h_nr_running++;
3065
3066                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3067                         break;
3068
3069                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3070                 update_entity_load_avg(se, 1);
3071         }
3072
3073         if (!se) {
3074                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
3075                 inc_nr_running(rq);
3076         }
3077         hrtick_update(rq);
3078 }
3079
3080 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
3081
3082 /*
3083  * The dequeue_task method is called before nr_running is
3084  * decreased. We remove the task from the rbtree and
3085  * update the fair scheduling stats:
3086  */
3087 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3088 {
3089         struct cfs_rq *cfs_rq;
3090         struct sched_entity *se = &p->se;
3091         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
3092
3093         for_each_sched_entity(se) {
3094                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3095                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
3096
3097                 /*
3098                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3099                  *
3100                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3101                  * post the final h_nr_running decrement below.
3102                 */
3103                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3104                         break;
3105                 cfs_rq->h_nr_running--;
3106
3107                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
3108                 if (cfs_rq->load.weight) {
3109                         /*
3110                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
3111                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
3112                          */
3113                         if (task_sleep && parent_entity(se))
3114                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
3115
3116                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
3117                         se = parent_entity(se);
3118                         break;
3119                 }
3120                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
3121         }
3122
3123         for_each_sched_entity(se) {
3124                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3125                 cfs_rq->h_nr_running--;
3126
3127                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3128                         break;
3129
3130                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3131                 update_entity_load_avg(se, 1);
3132         }
3133
3134         if (!se) {
3135                 dec_nr_running(rq);
3136                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
3137         }
3138         hrtick_update(rq);
3139 }
3140
3141 #ifdef CONFIG_SMP
3142 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
3143 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
3144 {
3145         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
3146 }
3147
3148 /*
3149  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
3150  * according to the scheduling class and "nice" value.
3151  *
3152  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
3153  * balance conservatively.
3154  */
3155 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
3156 {
3157         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3158         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
3159
3160         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
3161                 return total;
3162
3163         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
3164 }
3165
3166 /*
3167  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
3168  * according to the scheduling class and "nice" value.
3169  */
3170 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
3171 {
3172         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3173         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
3174
3175         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
3176                 return total;
3177
3178         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
3179 }
3180
3181 static unsigned long power_of(int cpu)
3182 {
3183         return cpu_rq(cpu)->cpu_power;
3184 }
3185
3186 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
3187 {
3188         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3189         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->nr_running);
3190         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
3191
3192         if (nr_running)
3193                 return load_avg / nr_running;
3194
3195         return 0;
3196 }
3197
3198 static void record_wakee(struct task_struct *p)
3199 {
3200         /*
3201          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
3202          * about the boundary, really active task won't care
3203          * about the loss.
3204          */
3205         if (jiffies > current->wakee_flip_decay_ts + HZ) {
3206                 current->wakee_flips = 0;
3207                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
3208         }
3209
3210         if (current->last_wakee != p) {
3211                 current->last_wakee = p;
3212                 current->wakee_flips++;
3213         }
3214 }
3215
3216 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
3217 {
3218         struct sched_entity *se = &p->se;
3219         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3220         u64 min_vruntime;
3221
3222 #ifndef CONFIG_64BIT
3223         u64 min_vruntime_copy;
3224
3225         do {
3226                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
3227                 smp_rmb();
3228                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3229         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
3230 #else
3231         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3232 #endif
3233
3234         se->vruntime -= min_vruntime;
3235         record_wakee(p);
3236 }
3237
3238 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3239 /*
3240  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
3241  *
3242  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
3243  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
3244  * can calculate the shift in shares.
3245  *
3246  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
3247  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
3248  * total group weight.
3249  *
3250  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
3251  * distribution (s_i) using:
3252  *
3253  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
3254  *
3255  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
3256  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
3257  * shares distribution (s_i):
3258  *
3259  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
3260  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
3261  *
3262  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
3263  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
3264  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
3265  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
3266  *
3267  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
3268  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
3269  *
3270  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
3271  *
3272  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
3273  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
3274  * weight and shares distributions like:
3275  *
3276  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
3277  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
3278  *
3279  * We can then compute the difference in effective weight by using:
3280  *
3281  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
3282  *
3283  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
3284  *
3285  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
3286  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
3287  * 4/7) times the weight of the group.
3288  */
3289 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
3290 {
3291         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
3292
3293         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
3294                 return wl;
3295
3296         for_each_sched_entity(se) {
3297                 long w, W;
3298
3299                 tg = se->my_q->tg;
3300
3301                 /*
3302                  * W = @wg + \Sum rw_j
3303                  */
3304                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
3305
3306                 /*
3307                  * w = rw_i + @wl
3308                  */
3309                 w = se->my_q->load.weight + wl;
3310
3311                 /*
3312                  * wl = S * s'_i; see (2)
3313                  */
3314                 if (W > 0 && w < W)
3315                         wl = (w * tg->shares) / W;
3316                 else
3317                         wl = tg->shares;
3318
3319                 /*
3320                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
3321                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
3322                  * calc_cfs_shares().
3323                  */
3324                 if (wl < MIN_SHARES)
3325                         wl = MIN_SHARES;
3326
3327                 /*
3328                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
3329                  */
3330                 wl -= se->load.weight;
3331
3332                 /*
3333                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
3334                  * the final effective load change on the root group. Since
3335                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
3336                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
3337                  * resulting from this level per the above.
3338                  */
3339                 wg = 0;
3340         }
3341
3342         return wl;
3343 }
3344 #else
3345
3346 static inline unsigned long effective_load(struct task_group *tg, int cpu,
3347                 unsigned long wl, unsigned long wg)
3348 {
3349         return wl;
3350 }
3351
3352 #endif
3353
3354 static int wake_wide(struct task_struct *p)
3355 {
3356         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
3357
3358         /*
3359          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
3360          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
3361          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
3362          */
3363         if (p->wakee_flips > factor) {
3364                 /*
3365                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
3366                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
3367                  * it alone.
3368                  */
3369                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
3370                         return 1;
3371         }
3372
3373         return 0;
3374 }
3375
3376 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
3377 {
3378         s64 this_load, load;
3379         int idx, this_cpu, prev_cpu;
3380         unsigned long tl_per_task;
3381         struct task_group *tg;
3382         unsigned long weight;
3383         int balanced;
3384
3385         /*
3386          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
3387          * ourselves around too much.
3388          */
3389         if (wake_wide(p))
3390                 return 0;
3391
3392         idx       = sd->wake_idx;
3393         this_cpu  = smp_processor_id();
3394         prev_cpu  = task_cpu(p);
3395         load      = source_load(prev_cpu, idx);
3396         this_load = target_load(this_cpu, idx);
3397
3398         /*
3399          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
3400          * effect of the currently running task from the load
3401          * of the current CPU:
3402          */
3403         if (sync) {
3404                 tg = task_group(current);
3405                 weight = current->se.load.weight;
3406
3407                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
3408                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
3409         }
3410
3411         tg = task_group(p);
3412         weight = p->se.load.weight;
3413
3414         /*
3415          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
3416          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
3417          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
3418          * about that, so that's good too.
3419          *
3420          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
3421          * task to be woken on this_cpu.
3422          */
3423         if (this_load > 0) {
3424                 s64 this_eff_load, prev_eff_load;
3425
3426                 this_eff_load = 100;
3427                 this_eff_load *= power_of(prev_cpu);
3428                 this_eff_load *= this_load +
3429                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
3430
3431                 prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
3432                 prev_eff_load *= power_of(this_cpu);
3433                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
3434
3435                 balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
3436         } else
3437                 balanced = true;
3438
3439         /*
3440          * If the currently running task will sleep within
3441          * a reasonable amount of time then attract this newly
3442          * woken task:
3443          */
3444         if (sync && balanced)
3445                 return 1;
3446
3447         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
3448         tl_per_task = cpu_avg_load_per_task(this_cpu);
3449
3450         if (balanced ||
3451             (this_load <= load &&
3452              this_load + target_load(prev_cpu, idx) <= tl_per_task)) {
3453                 /*
3454                  * This domain has SD_WAKE_AFFINE and
3455                  * p is cache cold in this domain, and
3456                  * there is no bad imbalance.
3457                  */
3458                 schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
3459                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
3460
3461                 return 1;
3462         }
3463         return 0;
3464 }
3465
3466 /*
3467  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
3468  * domain.
3469  */
3470 static struct sched_group *
3471 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
3472                   int this_cpu, int load_idx)
3473 {
3474         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
3475         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
3476         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
3477
3478         do {
3479                 unsigned long load, avg_load;
3480                 int local_group;
3481                 int i;
3482
3483                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
3484                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
3485                                         tsk_cpus_allowed(p)))
3486                         continue;
3487
3488                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
3489                                                sched_group_cpus(group));
3490
3491                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
3492                 avg_load = 0;
3493
3494                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
3495                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
3496                         if (local_group)
3497                                 load = source_load(i, load_idx);
3498                         else
3499                                 load = target_load(i, load_idx);
3500
3501                         avg_load += load;
3502                 }
3503
3504                 /* Adjust by relative CPU power of the group */
3505                 avg_load = (avg_load * SCHED_POWER_SCALE) / group->sgp->power;
3506
3507                 if (local_group) {
3508                         this_load = avg_load;
3509                 } else if (avg_load < min_load) {
3510                         min_load = avg_load;
3511                         idlest = group;
3512                 }
3513         } while (group = group->next, group != sd->groups);
3514
3515         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
3516                 return NULL;
3517         return idlest;
3518 }
3519
3520 /*
3521  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
3522  */
3523 static int
3524 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
3525 {
3526         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
3527         int idlest = -1;
3528         int i;
3529
3530         /* Traverse only the allowed CPUs */
3531         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
3532                 load = weighted_cpuload(i);
3533
3534                 if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
3535                         min_load = load;
3536                         idlest = i;
3537                 }
3538         }
3539
3540         return idlest;
3541 }
3542
3543 /*
3544  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
3545  */
3546 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
3547 {
3548         struct sched_domain *sd;
3549         struct sched_group *sg;
3550         int i = task_cpu(p);
3551
3552         if (idle_cpu(target))
3553                 return target;
3554
3555         /*
3556          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
3557          */
3558         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
3559                 return i;
3560
3561         /*
3562          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
3563          */
3564         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
3565         for_each_lower_domain(sd) {
3566                 sg = sd->groups;
3567                 do {
3568                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
3569                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
3570                                 goto next;
3571
3572                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
3573                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
3574                                         goto next;
3575                         }
3576
3577                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
3578                                         tsk_cpus_allowed(p));
3579                         goto done;
3580 next:
3581                         sg = sg->next;
3582                 } while (sg != sd->groups);
3583         }
3584 done:
3585         return target;
3586 }
3587
3588 /*
3589  * sched_balance_self: balance the current task (running on cpu) in domains
3590  * that have the 'flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_FORK and
3591  * SD_BALANCE_EXEC.
3592  *
3593  * Balance, ie. select the least loaded group.
3594  *
3595  * Returns the target CPU number, or the same CPU if no balancing is needed.
3596  *
3597  * preempt must be disabled.
3598  */
3599 static int
3600 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int sd_flag, int wake_flags)
3601 {
3602         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
3603         int cpu = smp_processor_id();
3604         int prev_cpu = task_cpu(p);
3605         int new_cpu = cpu;
3606         int want_affine = 0;
3607         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
3608
3609         if (p->nr_cpus_allowed == 1)
3610                 return prev_cpu;
3611
3612         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
3613                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
3614                         want_affine = 1;
3615                 new_cpu = prev_cpu;
3616         }
3617
3618         rcu_read_lock();
3619         for_each_domain(cpu, tmp) {
3620                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
3621                         continue;
3622
3623                 /*
3624                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
3625                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
3626                  */
3627                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
3628                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
3629                         affine_sd = tmp;
3630                         break;
3631                 }
3632
3633                 if (tmp->flags & sd_flag)
3634                         sd = tmp;
3635         }
3636
3637         if (affine_sd) {
3638                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
3639                         prev_cpu = cpu;
3640
3641                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
3642                 goto unlock;
3643         }
3644
3645         while (sd) {
3646                 int load_idx = sd->forkexec_idx;
3647                 struct sched_group *group;
3648                 int weight;
3649
3650                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
3651                         sd = sd->child;
3652                         continue;
3653                 }
3654
3655                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
3656                         load_idx = sd->wake_idx;
3657
3658                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, load_idx);
3659                 if (!group) {
3660                         sd = sd->child;
3661                         continue;
3662                 }
3663
3664                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
3665                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
3666                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
3667                         sd = sd->child;
3668                         continue;
3669                 }
3670
3671                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
3672                 cpu = new_cpu;
3673                 weight = sd->span_weight;
3674                 sd = NULL;
3675                 for_each_domain(cpu, tmp) {
3676                         if (weight <= tmp->span_weight)
3677                                 break;
3678                         if (tmp->flags & sd_flag)
3679                                 sd = tmp;
3680                 }
3681                 /* while loop will break here if sd == NULL */
3682         }
3683 unlock:
3684         rcu_read_unlock();
3685
3686         return new_cpu;
3687 }
3688
3689 /*
3690  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
3691  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
3692  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
3693  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
3694  */
3695 static void
3696 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
3697 {
3698         struct sched_entity *se = &p->se;
3699         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3700
3701         /*
3702          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
3703          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
3704          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
3705          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
3706          */
3707         if (se->avg.decay_count) {
3708                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
3709                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
3710                                                 &cfs_rq->removed_load);
3711         }
3712 }
3713 #endif /* CONFIG_SMP */
3714
3715 static unsigned long
3716 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
3717 {
3718         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
3719
3720         /*
3721          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
3722          * to virtual-time in his units.
3723          *
3724          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
3725          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
3726          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
3727          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
3728          * be smaller, again penalizing the lighter task.
3729          *
3730          * This is especially important for buddies when the leftmost
3731          * task is higher priority than the buddy.
3732          */
3733         return calc_delta_fair(gran, se);
3734 }
3735
3736 /*
3737  * Should 'se' preempt 'curr'.
3738  *
3739  *             |s1
3740  *        |s2
3741  *   |s3
3742  *         g
3743  *      |<--->|c
3744  *
3745  *  w(c, s1) = -1
3746  *  w(c, s2) =  0
3747  *  w(c, s3) =  1
3748  *
3749  */
3750 static int
3751 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
3752 {
3753         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
3754
3755         if (vdiff <= 0)
3756                 return -1;
3757
3758         gran = wakeup_gran(curr, se);
3759         if (vdiff > gran)
3760                 return 1;
3761
3762         return 0;
3763 }
3764
3765 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
3766 {
3767         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
3768                 return;
3769
3770         for_each_sched_entity(se)
3771                 cfs_rq_of(se)->last = se;
3772 }
3773
3774 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
3775 {
3776         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
3777                 return;
3778
3779         for_each_sched_entity(se)
3780                 cfs_rq_of(se)->next = se;
3781 }
3782
3783 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
3784 {
3785         for_each_sched_entity(se)
3786                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
3787 }
3788
3789 /*
3790  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3791  */
3792 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
3793 {
3794         struct task_struct *curr = rq->curr;
3795         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
3796         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
3797         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
3798         int next_buddy_marked = 0;
3799
3800         if (unlikely(se == pse))
3801                 return;
3802
3803         /*
3804          * This is possible from callers such as move_task(), in which we
3805          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
3806          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
3807          * next-buddy nomination below.
3808          */
3809         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
3810                 return;
3811
3812         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
3813                 set_next_buddy(pse);
3814                 next_buddy_marked = 1;
3815         }
3816
3817         /*
3818          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
3819          * wake up path.
3820          *
3821          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
3822          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
3823          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
3824          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
3825          * below.
3826          */
3827         if (test_tsk_need_resched(curr))
3828                 return;
3829
3830         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
3831         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
3832             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
3833                 goto preempt;
3834
3835         /*
3836          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
3837          * is driven by the tick):
3838          */
3839         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
3840                 return;
3841
3842         find_matching_se(&se, &pse);
3843         update_curr(cfs_rq_of(se));
3844         BUG_ON(!pse);
3845         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
3846                 /*
3847                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
3848                  * triggering this preemption.
3849                  */
3850                 if (!next_buddy_marked)
3851                         set_next_buddy(pse);
3852                 goto preempt;
3853         }
3854
3855         return;
3856
3857 preempt:
3858         resched_task(curr);
3859         /*
3860          * Only set the backward buddy when the current task is still
3861          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
3862          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
3863          * point, either of which can * drop the rq lock.
3864          *
3865          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
3866          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
3867          */
3868         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
3869                 return;
3870
3871         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
3872                 set_last_buddy(se);
3873 }
3874
3875 static struct task_struct *pick_next_task_fair(struct rq *rq)
3876 {
3877         struct task_struct *p;
3878         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
3879         struct sched_entity *se;
3880
3881         if (!cfs_rq->nr_running)
3882                 return NULL;
3883
3884         do {
3885                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
3886                 set_next_entity(cfs_rq, se);
3887                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
3888         } while (cfs_rq);
3889
3890         p = task_of(se);
3891         if (hrtick_enabled(rq))
3892                 hrtick_start_fair(rq, p);
3893
3894         return p;
3895 }
3896
3897 /*
3898  * Account for a descheduled task:
3899  */
3900 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
3901 {
3902         struct sched_entity *se = &prev->se;
3903         struct cfs_rq *cfs_rq;
3904
3905         for_each_sched_entity(se) {
3906                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3907                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
3908         }
3909 }
3910
3911 /*
3912  * sched_yield() is very simple
3913  *
3914  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
3915  */
3916 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
3917 {
3918         struct task_struct *curr = rq->curr;
3919         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
3920         struct sched_entity *se = &curr->se;
3921
3922         /*
3923          * Are we the only task in the tree?
3924          */
3925         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
3926                 return;
3927
3928         clear_buddies(cfs_rq, se);
3929
3930         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
3931                 update_rq_clock(rq);
3932                 /*
3933                  * Update run-time statistics of the 'current'.
3934                  */
3935                 update_curr(cfs_rq);
3936                 /*
3937                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
3938                  * so we don't do microscopic update in schedule()
3939                  * and double the fastpath cost.
3940                  */
3941                  rq->skip_clock_update = 1;
3942         }
3943
3944         set_skip_buddy(se);
3945 }
3946
3947 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
3948 {
3949         struct sched_entity *se = &p->se;
3950
3951         /* throttled hierarchies are not runnable */
3952         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
3953                 return false;
3954
3955         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
3956         set_next_buddy(se);
3957
3958         yield_task_fair(rq);
3959
3960         return true;
3961 }
3962
3963 #ifdef CONFIG_SMP
3964 /**************************************************
3965  * Fair scheduling class load-balancing methods.
3966  *
3967  * BASICS
3968  *
3969  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
3970  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
3971  * time to each task. This is expressed in the following equation:
3972  *
3973  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
3974  *
3975  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
3976  * W_i,0 is defined as:
3977  *
3978  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
3979  *
3980  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
3981  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
3982  *
3983  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
3984  * weight:
3985  *
3986  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
3987  *
3988  * P_i is the cpu power (or compute capacity) of cpu i, typically it is the
3989  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
3990  * can also include other factors [XXX].
3991  *
3992  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
3993  * directly from (1):
3994  *
3995  *   imb_i,j = max{ avg(W/P), W_i/P_i } - min{ avg(W/P), W_j/P_j }    (4)
3996  *
3997  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
3998  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
3999  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
4000  *
4001  * [XXX expand on:
4002  *     - infeasible weights;
4003  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
4004  *
4005  *
4006  * SCHED DOMAINS
4007  *
4008  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
4009  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
4010  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
4011  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
4012  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
4013  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
4014  * the groups.
4015  *
4016  * This yields:
4017  *
4018  *     log_2 n     1     n
4019  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
4020  *     i = 0      2^i   2^i
4021  *                               `- size of each group
4022  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
4023  *         |         `- freq
4024  *         `- sum over all levels
4025  *
4026  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
4027  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
4028  *
4029  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
4030  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
4031  *
4032  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
4033  *
4034  *             log_2 n     
4035  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
4036  *             k = 0
4037  *
4038  * And you'll find that:
4039  *
4040  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
4041  *
4042  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
4043  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
4044  * of:
4045  *
4046  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
4047  *
4048  *
4049  * WORK CONSERVING
4050  *
4051  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
4052  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
4053  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
4054  *
4055  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
4056  * time.
4057  *
4058  * [XXX more?]
4059  *
4060  *
4061  * CGROUPS
4062  *
4063  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
4064  *
4065  *                                s_k,i
4066  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
4067  *                                 S_k
4068  *
4069  * Where
4070  *
4071  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
4072  *
4073  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
4074  *
4075  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
4076  * property.
4077  *
4078  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
4079  *      rewrite all of this once again.]
4080  */ 
4081
4082 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
4083
4084 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
4085 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
4086 #define LBF_DST_PINNED  0x04
4087 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
4088
4089 struct lb_env {
4090         struct sched_domain     *sd;
4091
4092         struct rq               *src_rq;
4093         int                     src_cpu;
4094
4095         int                     dst_cpu;
4096         struct rq               *dst_rq;
4097
4098         struct cpumask          *dst_grpmask;
4099         int                     new_dst_cpu;
4100         enum cpu_idle_type      idle;
4101         long                    imbalance;
4102         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
4103         struct cpumask          *cpus;
4104
4105         unsigned int            flags;
4106
4107         unsigned int            loop;
4108         unsigned int            loop_break;
4109         unsigned int            loop_max;
4110 };
4111
4112 /*
4113  * move_task - move a task from one runqueue to another runqueue.
4114  * Both runqueues must be locked.
4115  */
4116 static void move_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4117 {
4118         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
4119         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
4120         activate_task(env->dst_rq, p, 0);
4121         check_preempt_curr(env->dst_rq, p, 0);
4122 }
4123
4124 /*
4125  * Is this task likely cache-hot:
4126  */
4127 static int
4128 task_hot(struct task_struct *p, u64 now, struct sched_domain *sd)
4129 {
4130         s64 delta;
4131
4132         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
4133                 return 0;
4134
4135         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
4136                 return 0;
4137
4138         /*
4139          * Buddy candidates are cache hot:
4140          */
4141         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && this_rq()->nr_running &&
4142                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
4143                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
4144                 return 1;
4145
4146         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
4147                 return 1;
4148         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
4149                 return 0;
4150
4151         delta = now - p->se.exec_start;
4152
4153         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
4154 }
4155
4156 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4157 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
4158 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4159 {
4160         int src_nid, dst_nid;
4161
4162         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults ||
4163             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
4164                 return false;
4165         }
4166
4167         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4168         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4169
4170         if (src_nid == dst_nid ||
4171             p->numa_migrate_seq >= sysctl_numa_balancing_settle_count)
4172                 return false;
4173
4174         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
4175             task_faults(p, dst_nid) > task_faults(p, src_nid))
4176                 return true;
4177
4178         return false;
4179 }
4180
4181
4182 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4183 {
4184         int src_nid, dst_nid;
4185
4186         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
4187                 return false;
4188
4189         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
4190                 return false;
4191
4192         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4193         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4194
4195         if (src_nid == dst_nid ||
4196             p->numa_migrate_seq >= sysctl_numa_balancing_settle_count)
4197                 return false;
4198
4199         if (task_faults(p, dst_nid) < task_faults(p, src_nid))
4200                 return true;
4201
4202         return false;
4203 }
4204
4205 #else
4206 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
4207                                              struct lb_env *env)
4208 {
4209         return false;
4210 }
4211
4212 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
4213                                              struct lb_env *env)
4214 {
4215         return false;
4216 }
4217 #endif
4218
4219 /*
4220  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
4221  */
4222 static
4223 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4224 {
4225         int tsk_cache_hot = 0;
4226         /*
4227          * We do not migrate tasks that are:
4228          * 1) throttled_lb_pair, or
4229          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
4230          * 3) running (obviously), or
4231          * 4) are cache-hot on their current CPU.
4232          */
4233         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
4234                 return 0;
4235
4236         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
4237                 int cpu;
4238
4239                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
4240
4241                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
4242
4243                 /*
4244                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
4245                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
4246                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
4247                  *
4248                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
4249                  * one in current iteration.
4250                  */
4251                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
4252                         return 0;
4253
4254                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
4255                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
4256                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
4257                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
4258                                 env->new_dst_cpu = cpu;
4259                                 break;
4260                         }
4261                 }
4262
4263                 return 0;
4264         }
4265
4266         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
4267         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
4268
4269         if (task_running(env->src_rq, p)) {
4270                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
4271                 return 0;
4272         }
4273
4274         /*
4275          * Aggressive migration if:
4276          * 1) destination numa is preferred
4277          * 2) task is cache cold, or
4278          * 3) too many balance attempts have failed.
4279          */
4280         tsk_cache_hot = task_hot(p, rq_clock_task(env->src_rq), env->sd);
4281         if (!tsk_cache_hot)
4282                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
4283
4284         if (migrate_improves_locality(p, env)) {
4285 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4286                 if (tsk_cache_hot) {
4287                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
4288                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
4289                 }
4290 #endif
4291                 return 1;
4292         }
4293
4294         if (!tsk_cache_hot ||
4295                 env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
4296
4297                 if (tsk_cache_hot) {
4298                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
4299                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
4300                 }
4301
4302                 return 1;
4303         }
4304
4305         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
4306         return 0;
4307 }
4308
4309 /*
4310  * move_one_task tries to move exactly one task from busiest to this_rq, as
4311  * part of active balancing operations within "domain".
4312  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
4313  *
4314  * Called with both runqueues locked.
4315  */
4316 static int move_one_task(struct lb_env *env)
4317 {
4318         struct task_struct *p, *n;
4319
4320         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
4321                 if (!can_migrate_task(p, env))
4322                         continue;
4323
4324                 move_task(p, env);
4325                 /*
4326                  * Right now, this is only the second place move_task()
4327                  * is called, so we can safely collect move_task()
4328                  * stats here rather than inside move_task().
4329                  */
4330                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
4331                 return 1;
4332         }
4333         return 0;
4334 }
4335
4336 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
4337
4338 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
4339
4340 /*
4341  * move_tasks tries to move up to imbalance weighted load from busiest to
4342  * this_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
4343  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
4344  *
4345  * Called with both runqueues locked.
4346  */
4347 static int move_tasks(struct lb_env *env)
4348 {
4349         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
4350         struct task_struct *p;
4351         unsigned long load;
4352         int pulled = 0;
4353
4354         if (env->imbalance <= 0)
4355                 return 0;
4356
4357         while (!list_empty(tasks)) {
4358                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
4359
4360                 env->loop++;
4361                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
4362                 if (env->loop > env->loop_max)
4363                         break;
4364
4365                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
4366                 if (env->loop > env->loop_break) {
4367                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
4368                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
4369                         break;
4370                 }
4371
4372                 if (!can_migrate_task(p, env))
4373                         goto next;
4374
4375                 load = task_h_load(p);
4376
4377                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
4378                         goto next;
4379
4380                 if ((load / 2) > env->imbalance)
4381                         goto next;
4382
4383                 move_task(p, env);
4384                 pulled++;
4385                 env->imbalance -= load;
4386
4387 #ifdef CONFIG_PREEMPT
4388                 /*
4389                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
4390                  * kernels will stop after the first task is pulled to minimize
4391                  * the critical section.
4392                  */
4393                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
4394                         break;
4395 #endif
4396
4397                 /*
4398                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
4399                  * weighted load.
4400                  */
4401                 if (env->imbalance <= 0)
4402                         break;
4403
4404                 continue;
4405 next:
4406                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
4407         }
4408
4409         /*
4410          * Right now, this is one of only two places move_task() is called,
4411          * so we can safely collect move_task() stats here rather than
4412          * inside move_task().
4413          */
4414         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], pulled);
4415
4416         return pulled;
4417 }
4418
4419 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4420 /*
4421  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
4422  */
4423 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
4424 {
4425         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4426         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4427
4428         /* throttled entities do not contribute to load */
4429         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
4430                 return;
4431
4432         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
4433
4434         if (se) {
4435                 update_entity_load_avg(se, 1);
4436                 /*
4437                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
4438                  * list removal.  This generally implies that all our children
4439                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
4440                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
4441                  * at enqueue.
4442                  *
4443                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
4444                  */
4445                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
4446                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4447         } else {
4448                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4449                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
4450         }
4451 }
4452
4453 static void update_blocked_averages(int cpu)
4454 {
4455         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4456         struct cfs_rq *cfs_rq;
4457         unsigned long flags;
4458
4459         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
4460         update_rq_clock(rq);
4461         /*
4462          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
4463          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
4464          */
4465         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4466                 /*
4467                  * Note: We may want to consider periodically releasing
4468                  * rq->lock about these updates so that creating many task
4469                  * groups does not result in continually extending hold time.
4470                  */
4471                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
4472         }
4473
4474         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
4475 }
4476
4477 /*
4478  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
4479  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
4480  * group is a fraction of its parents load.
4481  */
4482 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
4483 {
4484         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4485         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4486         unsigned long now = jiffies;
4487         unsigned long load;
4488
4489         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
4490                 return;
4491
4492         cfs_rq->h_load_next = NULL;
4493         for_each_sched_entity(se) {
4494                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4495                 cfs_rq->h_load_next = se;
4496                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
4497                         break;
4498         }
4499
4500         if (!se) {
4501                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
4502                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
4503         }
4504
4505         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
4506                 load = cfs_rq->h_load;
4507                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
4508                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
4509                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4510                 cfs_rq->h_load = load;
4511                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
4512         }
4513 }
4514
4515 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
4516 {
4517         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
4518
4519         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
4520         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
4521                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
4522 }
4523 #else
4524 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
4525 {
4526 }
4527
4528 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
4529 {
4530         return p->se.avg.load_avg_contrib;
4531 }
4532 #endif
4533
4534 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
4535 /*
4536  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
4537  */
4538 struct sg_lb_stats {
4539         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
4540         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
4541         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
4542         unsigned long load_per_task;
4543         unsigned long group_power;
4544         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
4545         unsigned int group_capacity;
4546         unsigned int idle_cpus;
4547         unsigned int group_weight;
4548         int group_imb; /* Is there an imbalance in the group ? */
4549         int group_has_capacity; /* Is there extra capacity in the group? */
4550 };
4551
4552 /*
4553  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
4554  *               during load balancing.
4555  */
4556 struct sd_lb_stats {
4557         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
4558         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
4559         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
4560         unsigned long total_pwr;        /* Total power of all groups in sd */
4561         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
4562
4563         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
4564         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
4565 };
4566
4567 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
4568 {
4569         /*
4570          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
4571          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
4572          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
4573          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
4574          */
4575         *sds = (struct sd_lb_stats){
4576                 .busiest = NULL,
4577                 .local = NULL,
4578                 .total_load = 0UL,
4579                 .total_pwr = 0UL,
4580                 .busiest_stat = {
4581                         .avg_load = 0UL,
4582                 },
4583         };
4584 }
4585
4586 /**
4587  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
4588  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
4589  * @idle: The Idle status of the CPU for whose sd load_icx is obtained.
4590  *
4591  * Return: The load index.
4592  */
4593 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
4594                                         enum cpu_idle_type idle)
4595 {
4596         int load_idx;
4597
4598         switch (idle) {
4599         case CPU_NOT_IDLE:
4600                 load_idx = sd->busy_idx;
4601                 break;
4602
4603         case CPU_NEWLY_IDLE:
4604                 load_idx = sd->newidle_idx;
4605                 break;
4606         default:
4607                 load_idx = sd->idle_idx;
4608                 break;
4609         }
4610
4611         return load_idx;
4612 }
4613
4614 static unsigned long default_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4615 {
4616         return SCHED_POWER_SCALE;
4617 }
4618
4619 unsigned long __weak arch_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4620 {
4621         return default_scale_freq_power(sd, cpu);
4622 }
4623
4624 static unsigned long default_scale_smt_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4625 {
4626         unsigned long weight = sd->span_weight;
4627         unsigned long smt_gain = sd->smt_gain;
4628
4629         smt_gain /= weight;
4630
4631         return smt_gain;
4632 }
4633
4634 unsigned long __weak arch_scale_smt_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4635 {
4636         return default_scale_smt_power(sd, cpu);
4637 }
4638
4639 static unsigned long scale_rt_power(int cpu)
4640 {
4641         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4642         u64 total, available, age_stamp, avg;
4643
4644         /*
4645          * Since we're reading these variables without serialization make sure
4646          * we read them once before doing sanity checks on them.
4647          */
4648         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
4649         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
4650
4651         total = sched_avg_period() + (rq_clock(rq) - age_stamp);
4652
4653         if (unlikely(total < avg)) {
4654                 /* Ensures that power won't end up being negative */
4655                 available = 0;
4656         } else {
4657                 available = total - avg;
4658         }
4659
4660         if (unlikely((s64)total < SCHED_POWER_SCALE))
4661                 total = SCHED_POWER_SCALE;
4662
4663         total >>= SCHED_POWER_SHIFT;
4664
4665         return div_u64(available, total);
4666 }
4667
4668 static void update_cpu_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4669 {
4670         unsigned long weight = sd->span_weight;
4671         unsigned long power = SCHED_POWER_SCALE;
4672         struct sched_group *sdg = sd->groups;
4673
4674         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUPOWER) && weight > 1) {
4675                 if (sched_feat(ARCH_POWER))
4676                         power *= arch_scale_smt_power(sd, cpu);
4677                 else
4678                         power *= default_scale_smt_power(sd, cpu);
4679
4680                 power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
4681         }
4682
4683         sdg->sgp->power_orig = power;
4684
4685         if (sched_feat(ARCH_POWER))
4686                 power *= arch_scale_freq_power(sd, cpu);
4687         else
4688                 power *= default_scale_freq_power(sd, cpu);
4689
4690         power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
4691
4692         power *= scale_rt_power(cpu);
4693         power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
4694
4695         if (!power)
4696                 power = 1;
4697
4698         cpu_rq(cpu)->cpu_power = power;
4699         sdg->sgp->power = power;
4700 }
4701
4702 void update_group_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4703 {
4704         struct sched_domain *child = sd->child;
4705         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
4706         unsigned long power, power_orig;
4707         unsigned long interval;
4708
4709         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
4710         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
4711         sdg->sgp->next_update = jiffies + interval;
4712
4713         if (!child) {
4714                 update_cpu_power(sd, cpu);
4715                 return;
4716         }
4717
4718         power_orig = power = 0;
4719
4720         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
4721                 /*
4722                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
4723                  * span the current group.
4724                  */
4725
4726                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
4727                         struct sched_group *sg = cpu_rq(cpu)->sd->groups;
4728
4729                         power_orig += sg->sgp->power_orig;
4730                         power += sg->sgp->power;
4731                 }
4732         } else  {
4733                 /*
4734                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
4735                  * span the current group.
4736                  */ 
4737
4738                 group = child->groups;
4739                 do {
4740                         power_orig += group->sgp->power_orig;
4741                         power += group->sgp->power;
4742                         group = group->next;
4743                 } while (group != child->groups);
4744         }
4745
4746         sdg->sgp->power_orig = power_orig;
4747         sdg->sgp->power = power;
4748 }
4749
4750 /*
4751  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
4752  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
4753  * which on its own isn't powerful enough.
4754  *
4755  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
4756  */
4757 static inline int
4758 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
4759 {
4760         /*
4761          * Only siblings can have significantly less than SCHED_POWER_SCALE
4762          */
4763         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUPOWER))
4764                 return 0;
4765
4766         /*
4767          * If ~90% of the cpu_power is still there, we're good.
4768          */
4769         if (group->sgp->power * 32 > group->sgp->power_orig * 29)
4770                 return 1;
4771
4772         return 0;
4773 }
4774
4775 /*
4776  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
4777  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
4778  *
4779  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
4780  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
4781  * Something like:
4782  *
4783  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
4784  *              *     * * *
4785  *
4786  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
4787  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
4788  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
4789  *
4790  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
4791  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
4792  * moving tasks due to affinity constraints.
4793  *
4794  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
4795  * update_sd_pick_busiest(). And calculcate_imbalance() and
4796  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
4797  * to create an effective group imbalance.
4798  *
4799  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
4800  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
4801  * subtle and fragile situation.
4802  */
4803
4804 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
4805 {
4806         return group->sgp->imbalance;
4807 }
4808
4809 /*
4810  * Compute the group capacity.
4811  *
4812  * Avoid the issue where N*frac(smt_power) >= 1 creates 'phantom' cores by
4813  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
4814  * and limit power unit capacity with that.
4815  */
4816 static inline int sg_capacity(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
4817 {
4818         unsigned int capacity, smt, cpus;
4819         unsigned int power, power_orig;
4820
4821         power = group->sgp->power;
4822         power_orig = group->sgp->power_orig;
4823         cpus = group->group_weight;
4824
4825         /* smt := ceil(cpus / power), assumes: 1 < smt_power < 2 */
4826         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_POWER_SCALE * cpus, power_orig);
4827         capacity = cpus / smt; /* cores */
4828
4829         capacity = min_t(unsigned, capacity, DIV_ROUND_CLOSEST(power, SCHED_POWER_SCALE));
4830         if (!capacity)
4831                 capacity = fix_small_capacity(env->sd, group);
4832
4833         return capacity;
4834 }
4835
4836 /**
4837  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
4838  * @env: The load balancing environment.
4839  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
4840  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
4841  * @local_group: Does group contain this_cpu.
4842  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
4843  */
4844 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
4845                         struct sched_group *group, int load_idx,
4846                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs)
4847 {
4848         unsigned long nr_running;
4849         unsigned long load;
4850         int i;
4851
4852         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
4853
4854         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
4855                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
4856
4857                 nr_running = rq->nr_running;
4858
4859                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4860                 if (local_group)
4861                         load = target_load(i, load_idx);
4862                 else
4863                         load = source_load(i, load_idx);
4864
4865                 sgs->group_load += load;
4866                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
4867                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
4868                 if (idle_cpu(i))
4869                         sgs->idle_cpus++;
4870         }
4871
4872         /* Adjust by relative CPU power of the group */
4873         sgs->group_power = group->sgp->power;
4874         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_POWER_SCALE) / sgs->group_power;
4875
4876         if (sgs->sum_nr_running)
4877                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
4878
4879         sgs->group_weight = group->group_weight;
4880
4881         sgs->group_imb = sg_imbalanced(group);
4882         sgs->group_capacity = sg_capacity(env, group);
4883
4884         if (sgs->group_capacity > sgs->sum_nr_running)
4885                 sgs->group_has_capacity = 1;
4886 }
4887
4888 /**
4889  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
4890  * @env: The load balancing environment.
4891  * @sds: sched_domain statistics
4892  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
4893  * @sgs: sched_group statistics
4894  *
4895  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
4896  * busiest group.
4897  *
4898  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
4899  * busiest group. %false otherwise.
4900  */
4901 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
4902                                    struct sd_lb_stats *sds,
4903                                    struct sched_group *sg,
4904                                    struct sg_lb_stats *sgs)
4905 {
4906         if (sgs->avg_load <= sds->busiest_stat.avg_load)
4907                 return false;
4908
4909         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity)
4910                 return true;
4911
4912         if (sgs->group_imb)
4913                 return true;
4914
4915         /*
4916          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
4917          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
4918          * higher than ourself as busy.
4919          */
4920         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && sgs->sum_nr_running &&
4921             env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
4922                 if (!sds->busiest)
4923                         return true;
4924
4925                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
4926                         return true;
4927         }
4928
4929         return false;
4930 }
4931
4932 /**
4933  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
4934  * @env: The load balancing environment.
4935  * @balance: Should we balance.
4936  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
4937  */
4938 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env,
4939                                         struct sd_lb_stats *sds)
4940 {
4941         struct sched_domain *child = env->sd->child;
4942         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
4943         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
4944         int load_idx, prefer_sibling = 0;
4945
4946         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
4947                 prefer_sibling = 1;
4948
4949         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
4950
4951         do {
4952                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
4953                 int local_group;
4954
4955                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
4956                 if (local_group) {
4957                         sds->local = sg;
4958                         sgs = &sds->local_stat;
4959
4960                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
4961                             time_after_eq(jiffies, sg->sgp->next_update))
4962                                 update_group_power(env->sd, env->dst_cpu);
4963                 }
4964
4965                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs);
4966
4967                 if (local_group)
4968                         goto next_group;
4969
4970                 /*
4971                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
4972                  * first, lower the sg capacity to one so that we'll try
4973                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
4974                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
4975                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity. The
4976                  * extra check prevents the case where you always pull from the
4977                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
4978                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
4979                  */
4980                 if (prefer_sibling && sds->local &&
4981                     sds->local_stat.group_has_capacity)
4982                         sgs->group_capacity = min(sgs->group_capacity, 1U);
4983
4984                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
4985                         sds->busiest = sg;
4986                         sds->busiest_stat = *sgs;
4987                 }
4988
4989 next_group:
4990                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
4991                 sds->total_load += sgs->group_load;
4992                 sds->total_pwr += sgs->group_power;
4993
4994                 sg = sg->next;
4995         } while (sg != env->sd->groups);
4996 }
4997
4998 /**
4999  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
5000  *                      sched doman.
5001  *
5002  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
5003  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
5004  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
5005  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
5006  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
5007  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
5008  *
5009  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
5010  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
5011  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
5012  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
5013  * number.
5014  *
5015  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
5016  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
5017  *
5018  * @env: The load balancing environment.
5019  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
5020  */
5021 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5022 {
5023         int busiest_cpu;
5024
5025         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
5026                 return 0;
5027
5028         if (!sds->busiest)
5029                 return 0;
5030
5031         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
5032         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
5033                 return 0;
5034
5035         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
5036                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_power,
5037                 SCHED_POWER_SCALE);
5038
5039         return 1;
5040 }
5041
5042 /**
5043  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
5044  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
5045  *                      load balancing.
5046  * @env: The load balancing environment.
5047  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
5048  */
5049 static inline
5050 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5051 {
5052         unsigned long tmp, pwr_now = 0, pwr_move = 0;
5053         unsigned int imbn = 2;
5054         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
5055         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5056
5057         local = &sds->local_stat;
5058         busiest = &sds->busiest_stat;
5059
5060         if (!local->sum_nr_running)
5061                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
5062         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
5063                 imbn = 1;
5064
5065         scaled_busy_load_per_task =
5066                 (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5067                 busiest->group_power;
5068
5069         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
5070             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
5071                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
5072                 return;
5073         }
5074
5075         /*
5076          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
5077          * however we may be able to increase total CPU power used by
5078          * moving them.
5079          */
5080
5081         pwr_now += busiest->group_power *
5082                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
5083         pwr_now += local->group_power *
5084                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
5085         pwr_now /= SCHED_POWER_SCALE;
5086
5087         /* Amount of load we'd subtract */
5088         tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5089                 busiest->group_power;
5090         if (busiest->avg_load > tmp) {
5091                 pwr_move += busiest->group_power *
5092                             min(busiest->load_per_task,
5093                                 busiest->avg_load - tmp);
5094         }
5095
5096         /* Amount of load we'd add */
5097         if (busiest->avg_load * busiest->group_power <
5098             busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) {
5099                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_power) /
5100                       local->group_power;
5101         } else {
5102                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5103                       local->group_power;
5104         }
5105         pwr_move += local->group_power *
5106                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
5107         pwr_move /= SCHED_POWER_SCALE;
5108
5109         /* Move if we gain throughput */
5110         if (pwr_move > pwr_now)
5111                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
5112 }
5113
5114 /**
5115  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
5116  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
5117  * @env: load balance environment
5118  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
5119  */
5120 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5121 {
5122         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
5123         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5124
5125         local = &sds->local_stat;
5126         busiest = &sds->busiest_stat;
5127
5128         if (busiest->group_imb) {
5129                 /*
5130                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
5131                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
5132                  */
5133                 busiest->load_per_task =
5134                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
5135         }
5136
5137         /*
5138          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
5139          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
5140          * its cpu_power, while calculating max_load..)
5141          */
5142         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
5143             local->avg_load >= sds->avg_load) {
5144                 env->imbalance = 0;
5145                 return fix_small_imbalance(env, sds);
5146         }
5147
5148         if (!busiest->group_imb) {
5149                 /*
5150                  * Don't want to pull so many tasks that a group would go idle.
5151                  * Except of course for the group_imb case, since then we might
5152                  * have to drop below capacity to reach cpu-load equilibrium.
5153                  */
5154                 load_above_capacity =
5155                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity);
5156
5157                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_POWER_SCALE);
5158                 load_above_capacity /= busiest->group_power;
5159         }
5160
5161         /*
5162          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
5163          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
5164          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
5165          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
5166          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
5167          * for the minimum possible imbalance.
5168          */
5169         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
5170
5171         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
5172         env->imbalance = min(
5173                 max_pull * busiest->group_power,
5174                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_power
5175         ) / SCHED_POWER_SCALE;
5176
5177         /*
5178          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
5179          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
5180          * a think about bumping its value to force at least one task to be
5181          * moved
5182          */
5183         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
5184                 return fix_small_imbalance(env, sds);
5185 }
5186
5187 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
5188
5189 /**
5190  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
5191  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
5192  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
5193  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
5194  * such a group exists.
5195  *
5196  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
5197  * to restore balance.
5198  *
5199  * @env: The load balancing environment.
5200  *
5201  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
5202  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
5203  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
5204  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
5205  */
5206 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
5207 {
5208         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5209         struct sd_lb_stats sds;
5210
5211         init_sd_lb_stats(&sds);
5212
5213         /*
5214          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
5215          * this level.
5216          */
5217         update_sd_lb_stats(env, &sds);
5218         local = &sds.local_stat;
5219         busiest = &sds.busiest_stat;
5220
5221         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
5222             check_asym_packing(env, &sds))
5223                 return sds.busiest;
5224
5225         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
5226         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
5227                 goto out_balanced;
5228
5229         sds.avg_load = (SCHED_POWER_SCALE * sds.total_load) / sds.total_pwr;
5230
5231         /*
5232          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
5233          * work because they assume all things are equal, which typically
5234          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
5235          */
5236         if (busiest->group_imb)
5237                 goto force_balance;
5238
5239         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
5240         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_capacity &&
5241             !busiest->group_has_capacity)
5242                 goto force_balance;
5243
5244         /*
5245          * If the local group is more busy than the selected busiest group
5246          * don't try and pull any tasks.
5247          */
5248         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
5249                 goto out_balanced;
5250
5251         /*
5252          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
5253          * average load.
5254          */
5255         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
5256                 goto out_balanced;
5257
5258         if (env->idle == CPU_IDLE) {
5259                 /*
5260                  * This cpu is idle. If the busiest group load doesn't
5261                  * have more tasks than the number of available cpu's and
5262                  * there is no imbalance between this and busiest group
5263                  * wrt to idle cpu's, it is balanced.
5264                  */
5265                 if ((local->idle_cpus < busiest->idle_cpus) &&
5266                     busiest->sum_nr_running <= busiest->group_weight)
5267                         goto out_balanced;
5268         } else {
5269                 /*
5270                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
5271                  * imbalance_pct to be conservative.
5272                  */
5273                 if (100 * busiest->avg_load <=
5274                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
5275                         goto out_balanced;
5276         }
5277
5278 force_balance:
5279         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
5280         calculate_imbalance(env, &sds);
5281         return sds.busiest;
5282
5283 out_balanced:
5284         env->imbalance = 0;
5285         return NULL;
5286 }
5287
5288 /*
5289  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
5290  */
5291 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
5292                                      struct sched_group *group)
5293 {
5294         struct rq *busiest = NULL, *rq;
5295         unsigned long busiest_load = 0, busiest_power = 1;
5296         int i;
5297
5298         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5299                 unsigned long power = power_of(i);
5300                 unsigned long capacity = DIV_ROUND_CLOSEST(power,
5301                                                            SCHED_POWER_SCALE);
5302                 unsigned long wl;
5303
5304                 if (!capacity)
5305                         capacity = fix_small_capacity(env->sd, group);
5306
5307                 rq = cpu_rq(i);
5308                 wl = weighted_cpuload(i);
5309
5310                 /*
5311                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
5312                  * which is not scaled with the cpu power.
5313                  */
5314                 if (capacity && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
5315                         continue;
5316
5317                 /*
5318                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
5319                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu power, so that
5320                  * the load can be moved away from the cpu that is potentially
5321                  * running at a lower capacity.
5322                  *
5323                  * Thus we're looking for max(wl_i / power_i), crosswise
5324                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
5325                  * to: wl_i * power_j > wl_j * power_i;  where j is our
5326                  * previous maximum.
5327                  */
5328                 if (wl * busiest_power > busiest_load * power) {
5329                         busiest_load = wl;
5330                         busiest_power = power;
5331                         busiest = rq;
5332                 }
5333         }
5334
5335         return busiest;
5336 }
5337
5338 /*
5339  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
5340  * so long as it is large enough.
5341  */
5342 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
5343
5344 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
5345 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5346
5347 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
5348 {
5349         struct sched_domain *sd = env->sd;
5350
5351         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
5352
5353                 /*
5354                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
5355                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
5356                  * lowest numbered CPUs.
5357                  */
5358                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
5359                         return 1;
5360         }
5361
5362         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
5363 }
5364
5365 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
5366
5367 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
5368 {
5369         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
5370         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
5371         int cpu, balance_cpu = -1;
5372
5373         /*
5374          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
5375          * to do the newly idle load balance.
5376          */
5377         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5378                 return 1;
5379
5380         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
5381         sg_mask = sched_group_mask(sg);
5382         /* Try to find first idle cpu */
5383         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
5384                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
5385                         continue;
5386
5387                 balance_cpu = cpu;
5388                 break;
5389         }
5390
5391         if (balance_cpu == -1)
5392                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
5393
5394         /*
5395          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
5396          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
5397          */
5398         return balance_cpu == env->dst_cpu;
5399 }
5400
5401 /*
5402  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
5403  * tasks if there is an imbalance.
5404  */
5405 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
5406                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
5407                         int *continue_balancing)
5408 {
5409         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
5410         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
5411         struct sched_group *group;
5412         struct rq *busiest;
5413         unsigned long flags;
5414         struct cpumask *cpus = __get_cpu_var(load_balance_mask);
5415
5416         struct lb_env env = {
5417                 .sd             = sd,
5418                 .dst_cpu        = this_cpu,
5419                 .dst_rq         = this_rq,
5420                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
5421                 .idle           = idle,
5422                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
5423                 .cpus           = cpus,
5424         };
5425
5426         /*
5427          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
5428          * other cpus in our group
5429          */
5430         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5431                 env.dst_grpmask = NULL;
5432
5433         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
5434
5435         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
5436
5437 redo:
5438         if (!should_we_balance(&env)) {
5439                 *continue_balancing = 0;
5440                 goto out_balanced;
5441         }
5442
5443         group = find_busiest_group(&env);
5444         if (!group) {
5445                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
5446                 goto out_balanced;
5447         }
5448
5449         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
5450         if (!busiest) {
5451                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
5452                 goto out_balanced;
5453         }
5454
5455         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
5456
5457         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
5458
5459         ld_moved = 0;
5460         if (busiest->nr_running > 1) {
5461                 /*
5462                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
5463                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
5464                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
5465                  * correctly treated as an imbalance.
5466                  */
5467                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
5468                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
5469                 env.src_rq    = busiest;
5470                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
5471
5472 more_balance:
5473                 local_irq_save(flags);
5474                 double_rq_lock(env.dst_rq, busiest);
5475
5476                 /*
5477                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
5478                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
5479                  */
5480                 cur_ld_moved = move_tasks(&env);
5481                 ld_moved += cur_ld_moved;
5482                 double_rq_unlock(env.dst_rq, busiest);
5483                 local_irq_restore(flags);
5484
5485                 /*
5486                  * some other cpu did the load balance for us.
5487                  */
5488                 if (cur_ld_moved && env.dst_cpu != smp_processor_id())
5489                         resched_cpu(env.dst_cpu);
5490
5491                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
5492                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
5493                         goto more_balance;
5494                 }
5495
5496                 /*
5497                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
5498                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
5499                  * where they can run. The upper limit on how many times we
5500                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
5501                  * sched_group.
5502                  *
5503                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
5504                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
5505                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
5506                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
5507                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
5508                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
5509                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
5510                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
5511                  * This however should not happen so much in practice and
5512                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
5513                  * excess load moved.
5514                  */
5515                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
5516
5517                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5518                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
5519
5520                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
5521                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
5522                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
5523                         env.loop         = 0;
5524                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
5525
5526                         /*
5527                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
5528                          * need to continue with same src_cpu.
5529                          */
5530                         goto more_balance;
5531                 }
5532
5533                 /*
5534                  * We failed to reach balance because of affinity.
5535                  */
5536                 if (sd_parent) {
5537                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgp->imbalance;
5538
5539                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0) {
5540                                 *group_imbalance = 1;
5541                         } else if (*group_imbalance)
5542                                 *group_imbalance = 0;
5543                 }
5544
5545                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
5546                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
5547                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
5548                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
5549                                 env.loop = 0;
5550                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
5551                                 goto redo;
5552                         }
5553                         goto out_balanced;
5554                 }
5555         }
5556
5557         if (!ld_moved) {
5558                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
5559                 /*
5560                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
5561                  * We do not want newidle balance, which can be very
5562                  * frequent, pollute the failure counter causing
5563                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
5564                  */
5565                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
5566                         sd->nr_balance_failed++;
5567
5568                 if (need_active_balance(&env)) {
5569                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
5570
5571                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
5572                          * if the curr task on busiest cpu can't be
5573                          * moved to this_cpu
5574                          */
5575                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
5576                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
5577                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
5578                                                             flags);
5579                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
5580                                 goto out_one_pinned;
5581                         }
5582
5583                         /*
5584                          * ->active_balance synchronizes accesses to
5585                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
5586                          * only after active load balance is finished.
5587                          */
5588                         if (!busiest->active_balance) {
5589                                 busiest->active_balance = 1;
5590                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
5591                                 active_balance = 1;
5592                         }
5593                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
5594
5595                         if (active_balance) {
5596                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
5597                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
5598                                         &busiest->active_balance_work);
5599                         }
5600
5601                         /*
5602                          * We've kicked active balancing, reset the failure
5603                          * counter.
5604                          */
5605                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
5606                 }
5607         } else
5608                 sd->nr_balance_failed = 0;
5609
5610         if (likely(!active_balance)) {
5611                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
5612                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
5613         } else {
5614                 /*
5615                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
5616                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
5617                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
5618                  * move_tasks).
5619                  */
5620                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
5621                         sd->balance_interval *= 2;
5622         }
5623
5624         goto out;
5625
5626 out_balanced:
5627         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
5628
5629         sd->nr_balance_failed = 0;
5630
5631 out_one_pinned:
5632         /* tune up the balancing interval */
5633         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
5634                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
5635                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
5636                 sd->balance_interval *= 2;
5637
5638         ld_moved = 0;
5639 out:
5640         return ld_moved;
5641 }
5642
5643 /*
5644  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
5645  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
5646  */
5647 void idle_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq)
5648 {
5649         struct sched_domain *sd;
5650         int pulled_task = 0;
5651         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
5652         u64 curr_cost = 0;
5653
5654         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
5655
5656         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
5657                 return;
5658
5659         /*
5660          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
5661          */
5662         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
5663
5664         update_blocked_averages(this_cpu);
5665         rcu_read_lock();
5666         for_each_domain(this_cpu, sd) {
5667                 unsigned long interval;
5668                 int continue_balancing = 1;
5669                 u64 t0, domain_cost;
5670
5671                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5672                         continue;
5673
5674                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
5675                         break;
5676
5677                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
5678                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
5679
5680                         /* If we've pulled tasks over stop searching: */
5681                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
5682                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
5683                                                    &continue_balancing);
5684
5685                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
5686                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
5687                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
5688
5689                         curr_cost += domain_cost;
5690                 }
5691
5692                 interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
5693                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval))
5694                         next_balance = sd->last_balance + interval;
5695                 if (pulled_task) {
5696                         this_rq->idle_stamp = 0;
5697                         break;
5698                 }
5699         }
5700         rcu_read_unlock();
5701
5702         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
5703
5704         if (pulled_task || time_after(jiffies, this_rq->next_balance)) {
5705                 /*
5706                  * We are going idle. next_balance may be set based on
5707                  * a busy processor. So reset next_balance.
5708                  */
5709                 this_rq->next_balance = next_balance;
5710         }
5711
5712         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
5713                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
5714 }
5715
5716 /*
5717  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
5718  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
5719  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
5720  * avoids physical / logical imbalances.
5721  */
5722 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
5723 {
5724         struct rq *busiest_rq = data;
5725         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
5726         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
5727         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
5728         struct sched_domain *sd;
5729
5730         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
5731
5732         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
5733         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
5734                      !busiest_rq->active_balance))
5735                 goto out_unlock;
5736
5737         /* Is there any task to move? */
5738         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
5739                 goto out_unlock;
5740
5741         /*
5742          * This condition is "impossible", if it occurs
5743          * we need to fix it. Originally reported by
5744          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
5745          */
5746         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
5747
5748         /* move a task from busiest_rq to target_rq */
5749         double_lock_balance(busiest_rq, target_rq);
5750
5751         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
5752         rcu_read_lock();
5753         for_each_domain(target_cpu, sd) {
5754                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
5755                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
5756                                 break;
5757         }
5758
5759         if (likely(sd)) {
5760                 struct lb_env env = {
5761                         .sd             = sd,
5762                         .dst_cpu        = target_cpu,
5763                         .dst_rq         = target_rq,
5764                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
5765                         .src_rq         = busiest_rq,
5766                         .idle           = CPU_IDLE,
5767                 };
5768
5769                 schedstat_inc(sd, alb_count);
5770
5771                 if (move_one_task(&env))
5772                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
5773                 else
5774                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
5775         }
5776         rcu_read_unlock();
5777         double_unlock_balance(busiest_rq, target_rq);
5778 out_unlock:
5779         busiest_rq->active_balance = 0;
5780         raw_spin_unlock_irq(&busiest_rq->lock);
5781         return 0;
5782 }
5783
5784 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5785 /*
5786  * idle load balancing details
5787  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
5788  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
5789  *   load balancing for all the idle CPUs.
5790  */
5791 static struct {
5792         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5793         atomic_t nr_cpus;
5794         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5795 } nohz ____cacheline_aligned;
5796
5797 static inline int find_new_ilb(int call_cpu)
5798 {
5799         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
5800
5801         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
5802                 return ilb;
5803
5804         return nr_cpu_ids;
5805 }
5806
5807 /*
5808  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
5809  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
5810  * CPU (if there is one).
5811  */
5812 static void nohz_balancer_kick(int cpu)
5813 {
5814         int ilb_cpu;
5815
5816         nohz.next_balance++;
5817
5818         ilb_cpu = find_new_ilb(cpu);
5819
5820         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
5821                 return;
5822
5823         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
5824                 return;
5825         /*
5826          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
5827          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
5828          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
5829          * will be run before returning from the IPI.
5830          */
5831         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
5832         return;
5833 }
5834
5835 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
5836 {
5837         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
5838                 cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
5839                 atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
5840                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
5841         }
5842 }
5843
5844 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
5845 {
5846         struct sched_domain *sd;
5847
5848         rcu_read_lock();
5849         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq()->sd);
5850
5851         if (!sd || !sd->nohz_idle)
5852                 goto unlock;
5853         sd->nohz_idle = 0;
5854
5855         for (; sd; sd = sd->parent)
5856                 atomic_inc(&sd->groups->sgp->nr_busy_cpus);
5857 unlock:
5858         rcu_read_unlock();
5859 }
5860
5861 void set_cpu_sd_state_idle(void)
5862 {
5863         struct sched_domain *sd;
5864
5865         rcu_read_lock();
5866         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq()->sd);
5867
5868         if (!sd || sd->nohz_idle)
5869                 goto unlock;
5870         sd->nohz_idle = 1;
5871
5872         for (; sd; sd = sd->parent)
5873                 atomic_dec(&sd->groups->sgp->nr_busy_cpus);
5874 unlock:
5875         rcu_read_unlock();
5876 }
5877
5878 /*
5879  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
5880  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
5881  */
5882 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
5883 {
5884         /*
5885          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
5886          */
5887         if (!cpu_active(cpu))
5888                 return;
5889
5890         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
5891                 return;
5892
5893         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
5894         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
5895         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
5896 }
5897
5898 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
5899                                         unsigned long action, void *hcpu)
5900 {
5901         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
5902         case CPU_DYING:
5903                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
5904                 return NOTIFY_OK;
5905         default:
5906                 return NOTIFY_DONE;
5907         }
5908 }
5909 #endif
5910
5911 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
5912
5913 /*
5914  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
5915  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
5916  */
5917 void update_max_interval(void)
5918 {
5919         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
5920 }
5921
5922 /*
5923  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
5924  * and initiates a balancing operation if so.
5925  *
5926  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
5927  */
5928 static void rebalance_domains(int cpu, enum cpu_idle_type idle)
5929 {
5930         int continue_balancing = 1;
5931         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5932         unsigned long interval;
5933         struct sched_domain *sd;
5934         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
5935         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
5936         int update_next_balance = 0;
5937         int need_serialize, need_decay = 0;
5938         u64 max_cost = 0;
5939
5940         update_blocked_averages(cpu);
5941
5942         rcu_read_lock();
5943         for_each_domain(cpu, sd) {
5944                 /*
5945                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
5946                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
5947                  */
5948                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
5949                         sd->max_newidle_lb_cost =
5950                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
5951                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
5952                         need_decay = 1;
5953                 }
5954                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
5955
5956                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5957                         continue;
5958
5959                 /*
5960                  * Stop the load balance at this level. There is another
5961                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
5962                  * actively.
5963                  */
5964                 if (!continue_balancing) {
5965                         if (need_decay)
5966                                 continue;
5967                         break;
5968                 }
5969
5970                 interval = sd->balance_interval;
5971                 if (idle != CPU_IDLE)
5972                         interval *= sd->busy_factor;
5973
5974                 /* scale ms to jiffies */
5975                 interval = msecs_to_jiffies(interval);
5976                 interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
5977
5978                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
5979
5980                 if (need_serialize) {
5981                         if (!spin_trylock(&balancing))
5982                                 goto out;
5983                 }
5984
5985                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
5986                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
5987                                 /*
5988                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
5989                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
5990                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
5991                                  */
5992                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
5993                         }
5994                         sd->last_balance = jiffies;
5995                 }
5996                 if (need_serialize)
5997                         spin_unlock(&balancing);
5998 out:
5999                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
6000                         next_balance = sd->last_balance + interval;
6001                         update_next_balance = 1;
6002                 }
6003         }
6004         if (need_decay) {
6005                 /*
6006                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
6007                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
6008                  */
6009                 rq->max_idle_balance_cost =
6010                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
6011         }
6012         rcu_read_unlock();
6013
6014         /*
6015          * next_balance will be updated only when there is a need.
6016          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
6017          * updated.
6018          */
6019         if (likely(update_next_balance))
6020                 rq->next_balance = next_balance;
6021 }
6022
6023 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6024 /*
6025  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
6026  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
6027  */
6028 static void nohz_idle_balance(int this_cpu, enum cpu_idle_type idle)
6029 {
6030         struct rq *this_rq = cpu_rq(this_cpu);
6031         struct rq *rq;
6032         int balance_cpu;
6033
6034         if (idle != CPU_IDLE ||
6035             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
6036                 goto end;
6037
6038         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
6039                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
6040                         continue;
6041
6042                 /*
6043                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
6044                  * work being done for other cpus. Next load
6045                  * balancing owner will pick it up.
6046                  */
6047                 if (need_resched())
6048                         break;
6049
6050                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
6051
6052                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
6053                 update_rq_clock(rq);
6054                 update_idle_cpu_load(rq);
6055                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
6056
6057                 rebalance_domains(balance_cpu, CPU_IDLE);
6058
6059                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
6060                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
6061         }
6062         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
6063 end:
6064         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
6065 }
6066
6067 /*
6068  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
6069  * of an idle cpu is the system.
6070  *   - This rq has more than one task.
6071  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
6072  *     busy cpu's exceeding the group's power.
6073  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
6074  *     domain span are idle.
6075  */
6076 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq, int cpu)
6077 {
6078         unsigned long now = jiffies;
6079         struct sched_domain *sd;
6080
6081         if (unlikely(idle_cpu(cpu)))
6082                 return 0;
6083
6084        /*
6085         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
6086         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
6087         */
6088         set_cpu_sd_state_busy();
6089         nohz_balance_exit_idle(cpu);
6090
6091         /*
6092          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
6093          * balancing.
6094          */
6095         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
6096                 return 0;
6097
6098         if (time_before(now, nohz.next_balance))
6099                 return 0;
6100
6101         if (rq->nr_running >= 2)
6102                 goto need_kick;
6103
6104         rcu_read_lock();
6105         for_each_domain(cpu, sd) {
6106                 struct sched_group *sg = sd->groups;
6107                 struct sched_group_power *sgp = sg->sgp;
6108                 int nr_busy = atomic_read(&sgp->nr_busy_cpus);
6109
6110                 if (sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES && nr_busy > 1)
6111                         goto need_kick_unlock;
6112
6113                 if (sd->flags & SD_ASYM_PACKING && nr_busy != sg->group_weight
6114                     && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
6115                                           sched_domain_span(sd)) < cpu))
6116                         goto need_kick_unlock;
6117
6118                 if (!(sd->flags & (SD_SHARE_PKG_RESOURCES | SD_ASYM_PACKING)))
6119                         break;
6120         }
6121         rcu_read_unlock();
6122         return 0;
6123
6124 need_kick_unlock:
6125         rcu_read_unlock();
6126 need_kick:
6127         return 1;
6128 }
6129 #else
6130 static void nohz_idle_balance(int this_cpu, enum cpu_idle_type idle) { }
6131 #endif
6132
6133 /*
6134  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
6135  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
6136  */
6137 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
6138 {
6139         int this_cpu = smp_processor_id();
6140         struct rq *this_rq = cpu_rq(this_cpu);
6141         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
6142                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
6143
6144         rebalance_domains(this_cpu, idle);
6145
6146         /*
6147          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
6148          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
6149          * stopped.
6150          */
6151         nohz_idle_balance(this_cpu, idle);
6152 }
6153
6154 static inline int on_null_domain(int cpu)
6155 {
6156         return !rcu_dereference_sched(cpu_rq(cpu)->sd);
6157 }
6158
6159 /*
6160  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
6161  */
6162 void trigger_load_balance(struct rq *rq, int cpu)
6163 {
6164         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
6165         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance) &&
6166             likely(!on_null_domain(cpu)))
6167                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
6168 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6169         if (nohz_kick_needed(rq, cpu) && likely(!on_null_domain(cpu)))
6170                 nohz_balancer_kick(cpu);
6171 #endif
6172 }
6173
6174 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
6175 {
6176         update_sysctl();
6177 }
6178
6179 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
6180 {
6181         update_sysctl();
6182
6183         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
6184         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
6185 }
6186
6187 #endif /* CONFIG_SMP */
6188
6189 /*
6190  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
6191  */
6192 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
6193 {
6194         struct cfs_rq *cfs_rq;
6195         struct sched_entity *se = &curr->se;
6196
6197         for_each_sched_entity(se) {
6198                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6199                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
6200         }
6201
6202         if (numabalancing_enabled)
6203                 task_tick_numa(rq, curr);
6204
6205         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
6206 }
6207
6208 /*
6209  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
6210  *  - child not yet on the tasklist
6211  *  - preemption disabled
6212  */
6213 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
6214 {
6215         struct cfs_rq *cfs_rq;
6216         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
6217         int this_cpu = smp_processor_id();
6218         struct rq *rq = this_rq();
6219         unsigned long flags;
6220
6221         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6222
6223         update_rq_clock(rq);
6224
6225         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
6226         curr = cfs_rq->curr;
6227
6228         /*
6229          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
6230          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
6231          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
6232          * of child point to valid ones.
6233          */
6234         rcu_read_lock();
6235         __set_task_cpu(p, this_cpu);
6236         rcu_read_unlock();
6237
6238         update_curr(cfs_rq);
6239
6240         if (curr)
6241                 se->vruntime = curr->vruntime;
6242         place_entity(cfs_rq, se, 1);
6243
6244         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
6245                 /*
6246                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
6247                  * 'current' within the tree based on its new key value.
6248                  */
6249                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
6250                 resched_task(rq->curr);
6251         }
6252
6253         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
6254
6255         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6256 }
6257
6258 /*
6259  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
6260  * the current task.
6261  */
6262 static void
6263 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
6264 {
6265         if (!p->se.on_rq)
6266                 return;
6267
6268         /*
6269          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
6270          * our priority decreased, or if we are not currently running on
6271          * this runqueue and our priority is higher than the current's
6272          */
6273         if (rq->curr == p) {
6274                 if (p->prio > oldprio)
6275                         resched_task(rq->curr);
6276         } else
6277                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
6278 }
6279
6280 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6281 {
6282         struct sched_entity *se = &p->se;
6283         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6284
6285         /*
6286          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when its
6287          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
6288          * do the right thing.
6289          *
6290          * If it was on_rq, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
6291          * have normalized the vruntime, if it was !on_rq, then only when
6292          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
6293          */
6294         if (!se->on_rq && p->state != TASK_RUNNING) {
6295                 /*
6296                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
6297                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
6298                  */
6299                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
6300                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
6301         }
6302
6303 #ifdef CONFIG_SMP
6304         /*
6305         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
6306         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
6307         * switch back.
6308         */
6309         if (se->avg.decay_count) {
6310                 __synchronize_entity_decay(se);
6311                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
6312         }
6313 #endif
6314 }
6315
6316 /*
6317  * We switched to the sched_fair class.
6318  */
6319 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6320 {
6321         if (!p->se.on_rq)
6322                 return;
6323
6324         /*
6325          * We were most likely switched from sched_rt, so
6326          * kick off the schedule if running, otherwise just see
6327          * if we can still preempt the current task.
6328          */
6329         if (rq->curr == p)
6330                 resched_task(rq->curr);
6331         else
6332                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
6333 }
6334
6335 /* Account for a task changing its policy or group.
6336  *
6337  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
6338  * migrates between groups/classes.
6339  */
6340 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
6341 {
6342         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
6343
6344         for_each_sched_entity(se) {
6345                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6346
6347                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6348                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
6349                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
6350         }
6351 }
6352
6353 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
6354 {
6355         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
6356         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
6357 #ifndef CONFIG_64BIT
6358         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
6359 #endif
6360 #ifdef CONFIG_SMP
6361         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
6362         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
6363 #endif
6364 }
6365
6366 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6367 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int on_rq)
6368 {
6369         struct cfs_rq *cfs_rq;
6370         /*
6371          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
6372          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
6373          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
6374          * bonus in place_entity()).
6375          *
6376          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
6377          * ->vruntime to a relative base.
6378          *
6379          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
6380          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
6381          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
6382          */
6383         /*
6384          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
6385          * But there are some cases where it has already been normalized:
6386          *
6387          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
6388          *   wake_up_new_task().
6389          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
6390          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
6391          *
6392          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
6393          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
6394          */
6395         if (!on_rq && (!p->se.sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
6396                 on_rq = 1;
6397
6398         if (!on_rq)
6399                 p->se.vruntime -= cfs_rq_of(&p->se)->min_vruntime;
6400         set_task_rq(p, task_cpu(p));
6401         if (!on_rq) {
6402                 cfs_rq = cfs_rq_of(&p->se);
6403                 p->se.vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
6404 #ifdef CONFIG_SMP
6405                 /*
6406                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
6407                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
6408                  * decay.
6409                  */
6410                 p->se.avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
6411                 cfs_rq->blocked_load_avg += p->se.avg.load_avg_contrib;
6412 #endif
6413         }
6414 }
6415
6416 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
6417 {
6418         int i;
6419
6420         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
6421
6422         for_each_possible_cpu(i) {
6423                 if (tg->cfs_rq)
6424                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
6425                 if (tg->se)
6426                         kfree(tg->se[i]);
6427         }
6428
6429         kfree(tg->cfs_rq);
6430         kfree(tg->se);
6431 }
6432
6433 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
6434 {
6435         struct cfs_rq *cfs_rq;
6436         struct sched_entity *se;
6437         int i;
6438
6439         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
6440         if (!tg->cfs_rq)
6441                 goto err;
6442         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
6443         if (!tg->se)
6444                 goto err;
6445
6446         tg->shares = NICE_0_LOAD;
6447
6448         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
6449
6450         for_each_possible_cpu(i) {
6451                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
6452                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
6453                 if (!cfs_rq)
6454                         goto err;
6455
6456                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
6457                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
6458                 if (!se)
6459                         goto err_free_rq;
6460
6461                 init_cfs_rq(cfs_rq);
6462                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
6463         }
6464
6465         return 1;
6466
6467 err_free_rq:
6468         kfree(cfs_rq);
6469 err:
6470         return 0;
6471 }
6472
6473 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
6474 {
6475         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6476         unsigned long flags;
6477
6478         /*
6479         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
6480         * check on_list without danger of it being re-added.
6481         */
6482         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
6483                 return;
6484
6485         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6486         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
6487         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6488 }
6489
6490 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
6491                         struct sched_entity *se, int cpu,
6492                         struct sched_entity *parent)
6493 {
6494         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6495
6496         cfs_rq->tg = tg;
6497         cfs_rq->rq = rq;
6498         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
6499
6500         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
6501         tg->se[cpu] = se;
6502
6503         /* se could be NULL for root_task_group */
6504         if (!se)
6505                 return;
6506
6507         if (!parent)
6508                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
6509         else
6510                 se->cfs_rq = parent->my_q;
6511
6512         se->my_q = cfs_rq;
6513         update_load_set(&se->load, 0);
6514         se->parent = parent;
6515 }
6516
6517 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
6518
6519 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
6520 {
6521         int i;
6522         unsigned long flags;
6523
6524         /*
6525          * We can't change the weight of the root cgroup.
6526          */
6527         if (!tg->se[0])
6528                 return -EINVAL;
6529
6530         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
6531
6532         mutex_lock(&shares_mutex);
6533         if (tg->shares == shares)
6534                 goto done;
6535
6536         tg->shares = shares;
6537         for_each_possible_cpu(i) {
6538                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6539                 struct sched_entity *se;
6540
6541                 se = tg->se[i];
6542                 /* Propagate contribution to hierarchy */
6543                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6544
6545                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
6546                 update_rq_clock(rq);
6547                 for_each_sched_entity(se)
6548                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
6549                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6550         }
6551
6552 done:
6553         mutex_unlock(&shares_mutex);
6554         return 0;
6555 }
6556 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
6557
6558 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
6559
6560 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
6561 {
6562         return 1;
6563 }
6564
6565 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
6566
6567 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
6568
6569
6570 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
6571 {
6572         struct sched_entity *se = &task->se;
6573         unsigned int rr_interval = 0;
6574
6575         /*
6576          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
6577          * idle runqueue:
6578          */
6579         if (rq->cfs.load.weight)
6580                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
6581
6582         return rr_interval;
6583 }
6584
6585 /*
6586  * All the scheduling class methods:
6587  */
6588 const struct sched_class fair_sched_class = {
6589         .next                   = &idle_sched_class,
6590         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
6591         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
6592         .yield_task             = yield_task_fair,
6593         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
6594
6595         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
6596
6597         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
6598         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
6599
6600 #ifdef CONFIG_SMP
6601         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
6602         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
6603
6604         .rq_online              = rq_online_fair,
6605         .rq_offline             = rq_offline_fair,
6606
6607         .task_waking            = task_waking_fair,
6608 #endif
6609
6610         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
6611         .task_tick              = task_tick_fair,
6612         .task_fork              = task_fork_fair,
6613
6614         .prio_changed           = prio_changed_fair,
6615         .switched_from          = switched_from_fair,
6616         .switched_to            = switched_to_fair,
6617
6618         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
6619
6620 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6621         .task_move_group        = task_move_group_fair,
6622 #endif
6623 };
6624
6625 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6626 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
6627 {
6628         struct cfs_rq *cfs_rq;
6629
6630         rcu_read_lock();
6631         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
6632                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
6633         rcu_read_unlock();
6634 }
6635 #endif
6636
6637 __init void init_sched_fair_class(void)
6638 {
6639 #ifdef CONFIG_SMP
6640         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
6641
6642 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6643         nohz.next_balance = jiffies;
6644         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
6645         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
6646 #endif
6647 #endif /* SMP */
6648
6649 }