sched/numa: Implement NUMA node level wake_affine()
[platform/kernel/linux-rpi.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/sched/mm.h>
24 #include <linux/sched/topology.h>
25
26 #include <linux/latencytop.h>
27 #include <linux/cpumask.h>
28 #include <linux/cpuidle.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/profile.h>
31 #include <linux/interrupt.h>
32 #include <linux/mempolicy.h>
33 #include <linux/migrate.h>
34 #include <linux/task_work.h>
35
36 #include <trace/events/sched.h>
37
38 #include "sched.h"
39
40 /*
41  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
42  *
43  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
44  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
45  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
46  * based scheduling concepts.
47  *
48  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
49  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
50  *
51  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
52  */
53 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
54 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency            = 6000000ULL;
55
56 /*
57  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
58  *
59  * Options are:
60  *
61  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
62  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
63  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
64  *
65  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
66  */
67 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
68
69 /*
70  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
71  *
72  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
73  */
74 unsigned int sysctl_sched_min_granularity               = 750000ULL;
75 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity    = 750000ULL;
76
77 /*
78  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
79  */
80 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
81
82 /*
83  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
84  * parent will (try to) run first.
85  */
86 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
87
88 /*
89  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
90  *
91  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
92  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
93  * have immediate wakeup/sleep latencies.
94  *
95  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
96  */
97 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity            = 1000000UL;
98 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
99
100 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
101
102 #ifdef CONFIG_SMP
103 /*
104  * For asym packing, by default the lower numbered cpu has higher priority.
105  */
106 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
107 {
108         return -cpu;
109 }
110 #endif
111
112 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
113 /*
114  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
115  * each time a cfs_rq requests quota.
116  *
117  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
118  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
119  * we will always only issue the remaining available time.
120  *
121  * (default: 5 msec, units: microseconds)
122  */
123 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
124 #endif
125
126 /*
127  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
128  * util * margin < capacity * 1024
129  *
130  * (default: ~20%)
131  */
132 unsigned int capacity_margin                            = 1280;
133
134 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
135 {
136         lw->weight += inc;
137         lw->inv_weight = 0;
138 }
139
140 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
141 {
142         lw->weight -= dec;
143         lw->inv_weight = 0;
144 }
145
146 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
147 {
148         lw->weight = w;
149         lw->inv_weight = 0;
150 }
151
152 /*
153  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
154  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
155  * to users decreases. But the relationship is not linear,
156  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
157  * number of CPUs.
158  *
159  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
160  */
161 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
162 {
163         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
164         unsigned int factor;
165
166         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
167         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
168                 factor = 1;
169                 break;
170         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
171                 factor = cpus;
172                 break;
173         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
174         default:
175                 factor = 1 + ilog2(cpus);
176                 break;
177         }
178
179         return factor;
180 }
181
182 static void update_sysctl(void)
183 {
184         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
185
186 #define SET_SYSCTL(name) \
187         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
188         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
189         SET_SYSCTL(sched_latency);
190         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
191 #undef SET_SYSCTL
192 }
193
194 void sched_init_granularity(void)
195 {
196         update_sysctl();
197 }
198
199 #define WMULT_CONST     (~0U)
200 #define WMULT_SHIFT     32
201
202 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
203 {
204         unsigned long w;
205
206         if (likely(lw->inv_weight))
207                 return;
208
209         w = scale_load_down(lw->weight);
210
211         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
212                 lw->inv_weight = 1;
213         else if (unlikely(!w))
214                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
215         else
216                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
217 }
218
219 /*
220  * delta_exec * weight / lw.weight
221  *   OR
222  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
223  *
224  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
225  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
226  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
227  *
228  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
229  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
230  */
231 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
232 {
233         u64 fact = scale_load_down(weight);
234         int shift = WMULT_SHIFT;
235
236         __update_inv_weight(lw);
237
238         if (unlikely(fact >> 32)) {
239                 while (fact >> 32) {
240                         fact >>= 1;
241                         shift--;
242                 }
243         }
244
245         /* hint to use a 32x32->64 mul */
246         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
247
248         while (fact >> 32) {
249                 fact >>= 1;
250                 shift--;
251         }
252
253         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
254 }
255
256
257 const struct sched_class fair_sched_class;
258
259 /**************************************************************
260  * CFS operations on generic schedulable entities:
261  */
262
263 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
264
265 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
266 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
267 {
268         return cfs_rq->rq;
269 }
270
271 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
272 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
273
274 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
275 {
276         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
277         return container_of(se, struct task_struct, se);
278 }
279
280 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
281 #define for_each_sched_entity(se) \
282                 for (; se; se = se->parent)
283
284 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
285 {
286         return p->se.cfs_rq;
287 }
288
289 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
290 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
291 {
292         return se->cfs_rq;
293 }
294
295 /* runqueue "owned" by this group */
296 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
297 {
298         return grp->my_q;
299 }
300
301 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
302 {
303         if (!cfs_rq->on_list) {
304                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
305                 int cpu = cpu_of(rq);
306                 /*
307                  * Ensure we either appear before our parent (if already
308                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
309                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
310                  * reduces this to two cases and a special case for the root
311                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
312                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
313                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
314                  */
315                 if (cfs_rq->tg->parent &&
316                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
317                         /*
318                          * If parent is already on the list, we add the child
319                          * just before. Thanks to circular linked property of
320                          * the list, this means to put the child at the tail
321                          * of the list that starts by parent.
322                          */
323                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
324                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
325                         /*
326                          * The branch is now connected to its tree so we can
327                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
328                          * list.
329                          */
330                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
331                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
332                         /*
333                          * cfs rq without parent should be put
334                          * at the tail of the list.
335                          */
336                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
337                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
338                         /*
339                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
340                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
341                          */
342                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
343                 } else {
344                         /*
345                          * The parent has not already been added so we want to
346                          * make sure that it will be put after us.
347                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
348                          * where we will add parent.
349                          */
350                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
351                                 rq->tmp_alone_branch);
352                         /*
353                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
354                          * of the branch
355                          */
356                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
357                 }
358
359                 cfs_rq->on_list = 1;
360         }
361 }
362
363 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
364 {
365         if (cfs_rq->on_list) {
366                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
367                 cfs_rq->on_list = 0;
368         }
369 }
370
371 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
372 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
373         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
374                                  leaf_cfs_rq_list)
375
376 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
377 static inline struct cfs_rq *
378 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
379 {
380         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
381                 return se->cfs_rq;
382
383         return NULL;
384 }
385
386 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
387 {
388         return se->parent;
389 }
390
391 static void
392 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
393 {
394         int se_depth, pse_depth;
395
396         /*
397          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
398          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
399          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
400          * parent.
401          */
402
403         /* First walk up until both entities are at same depth */
404         se_depth = (*se)->depth;
405         pse_depth = (*pse)->depth;
406
407         while (se_depth > pse_depth) {
408                 se_depth--;
409                 *se = parent_entity(*se);
410         }
411
412         while (pse_depth > se_depth) {
413                 pse_depth--;
414                 *pse = parent_entity(*pse);
415         }
416
417         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
418                 *se = parent_entity(*se);
419                 *pse = parent_entity(*pse);
420         }
421 }
422
423 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
424
425 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
426 {
427         return container_of(se, struct task_struct, se);
428 }
429
430 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
431 {
432         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
433 }
434
435 #define entity_is_task(se)      1
436
437 #define for_each_sched_entity(se) \
438                 for (; se; se = NULL)
439
440 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
441 {
442         return &task_rq(p)->cfs;
443 }
444
445 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
446 {
447         struct task_struct *p = task_of(se);
448         struct rq *rq = task_rq(p);
449
450         return &rq->cfs;
451 }
452
453 /* runqueue "owned" by this group */
454 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
455 {
456         return NULL;
457 }
458
459 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
460 {
461 }
462
463 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
464 {
465 }
466
467 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
468                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
469
470 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
471 {
472         return NULL;
473 }
474
475 static inline void
476 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
477 {
478 }
479
480 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
481
482 static __always_inline
483 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
484
485 /**************************************************************
486  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
487  */
488
489 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
490 {
491         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
492         if (delta > 0)
493                 max_vruntime = vruntime;
494
495         return max_vruntime;
496 }
497
498 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
499 {
500         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
501         if (delta < 0)
502                 min_vruntime = vruntime;
503
504         return min_vruntime;
505 }
506
507 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
508                                 struct sched_entity *b)
509 {
510         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
511 }
512
513 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
514 {
515         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
516
517         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
518
519         if (curr) {
520                 if (curr->on_rq)
521                         vruntime = curr->vruntime;
522                 else
523                         curr = NULL;
524         }
525
526         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
527                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
528                                                    struct sched_entity,
529                                                    run_node);
530
531                 if (!curr)
532                         vruntime = se->vruntime;
533                 else
534                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
535         }
536
537         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
538         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
539 #ifndef CONFIG_64BIT
540         smp_wmb();
541         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
542 #endif
543 }
544
545 /*
546  * Enqueue an entity into the rb-tree:
547  */
548 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
549 {
550         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
551         struct rb_node *parent = NULL;
552         struct sched_entity *entry;
553         int leftmost = 1;
554
555         /*
556          * Find the right place in the rbtree:
557          */
558         while (*link) {
559                 parent = *link;
560                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
561                 /*
562                  * We dont care about collisions. Nodes with
563                  * the same key stay together.
564                  */
565                 if (entity_before(se, entry)) {
566                         link = &parent->rb_left;
567                 } else {
568                         link = &parent->rb_right;
569                         leftmost = 0;
570                 }
571         }
572
573         /*
574          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
575          * used):
576          */
577         if (leftmost)
578                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
579
580         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
581         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
582 }
583
584 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
585 {
586         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
587                 struct rb_node *next_node;
588
589                 next_node = rb_next(&se->run_node);
590                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
591         }
592
593         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
594 }
595
596 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
597 {
598         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
599
600         if (!left)
601                 return NULL;
602
603         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
604 }
605
606 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
607 {
608         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
609
610         if (!next)
611                 return NULL;
612
613         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
614 }
615
616 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
617 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
618 {
619         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
620
621         if (!last)
622                 return NULL;
623
624         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
625 }
626
627 /**************************************************************
628  * Scheduling class statistics methods:
629  */
630
631 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
632                 void __user *buffer, size_t *lenp,
633                 loff_t *ppos)
634 {
635         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
636         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
637
638         if (ret || !write)
639                 return ret;
640
641         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
642                                         sysctl_sched_min_granularity);
643
644 #define WRT_SYSCTL(name) \
645         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
646         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
647         WRT_SYSCTL(sched_latency);
648         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
649 #undef WRT_SYSCTL
650
651         return 0;
652 }
653 #endif
654
655 /*
656  * delta /= w
657  */
658 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
659 {
660         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
661                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
662
663         return delta;
664 }
665
666 /*
667  * The idea is to set a period in which each task runs once.
668  *
669  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
670  * this period because otherwise the slices get too small.
671  *
672  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
673  */
674 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
675 {
676         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
677                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
678         else
679                 return sysctl_sched_latency;
680 }
681
682 /*
683  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
684  * proportional to the weight.
685  *
686  * s = p*P[w/rw]
687  */
688 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
689 {
690         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
691
692         for_each_sched_entity(se) {
693                 struct load_weight *load;
694                 struct load_weight lw;
695
696                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
697                 load = &cfs_rq->load;
698
699                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
700                         lw = cfs_rq->load;
701
702                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
703                         load = &lw;
704                 }
705                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
706         }
707         return slice;
708 }
709
710 /*
711  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
712  *
713  * vs = s/w
714  */
715 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
716 {
717         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
718 }
719
720 #ifdef CONFIG_SMP
721
722 #include "sched-pelt.h"
723
724 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
725 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
726
727 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
728 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
729 {
730         struct sched_avg *sa = &se->avg;
731
732         sa->last_update_time = 0;
733         /*
734          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
735          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
736          * will definitely be update (after enqueue).
737          */
738         sa->period_contrib = 1023;
739         /*
740          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
741          * they get a chance to stabilize to their real load level.
742          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
743          * nothing has been attached to the task group yet.
744          */
745         if (entity_is_task(se))
746                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
747         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
748         /*
749          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
750          */
751         sa->util_avg = 0;
752         sa->util_sum = 0;
753         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
754 }
755
756 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
757 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
758
759 /*
760  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
761  * based on the cfs_rq's current util_avg:
762  *
763  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
764  *
765  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
766  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
767  * as when the series is a harmonic series.
768  *
769  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
770  * only 1/2 of the left utilization budget:
771  *
772  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
773  *
774  * where n denotes the nth task.
775  *
776  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
777  *
778  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
779  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
780  *
781  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
782  * if util_avg > util_avg_cap.
783  */
784 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
785 {
786         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
787         struct sched_avg *sa = &se->avg;
788         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
789
790         if (cap > 0) {
791                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
792                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
793                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
794
795                         if (sa->util_avg > cap)
796                                 sa->util_avg = cap;
797                 } else {
798                         sa->util_avg = cap;
799                 }
800                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
801         }
802
803         if (entity_is_task(se)) {
804                 struct task_struct *p = task_of(se);
805                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
806                         /*
807                          * For !fair tasks do:
808                          *
809                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
810                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
811                         switched_from_fair(rq, p);
812                          *
813                          * such that the next switched_to_fair() has the
814                          * expected state.
815                          */
816                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
817                         return;
818                 }
819         }
820
821         attach_entity_cfs_rq(se);
822 }
823
824 #else /* !CONFIG_SMP */
825 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
826 {
827 }
828 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
829 {
830 }
831 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
832 {
833 }
834 #endif /* CONFIG_SMP */
835
836 /*
837  * Update the current task's runtime statistics.
838  */
839 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
840 {
841         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
842         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
843         u64 delta_exec;
844
845         if (unlikely(!curr))
846                 return;
847
848         delta_exec = now - curr->exec_start;
849         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
850                 return;
851
852         curr->exec_start = now;
853
854         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
855                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
856
857         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
858         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
859
860         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
861         update_min_vruntime(cfs_rq);
862
863         if (entity_is_task(curr)) {
864                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
865
866                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
867                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
868                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
869         }
870
871         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
872 }
873
874 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
875 {
876         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
877 }
878
879 static inline void
880 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
881 {
882         u64 wait_start, prev_wait_start;
883
884         if (!schedstat_enabled())
885                 return;
886
887         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
888         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
889
890         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
891             likely(wait_start > prev_wait_start))
892                 wait_start -= prev_wait_start;
893
894         schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
895 }
896
897 static inline void
898 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
899 {
900         struct task_struct *p;
901         u64 delta;
902
903         if (!schedstat_enabled())
904                 return;
905
906         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
907
908         if (entity_is_task(se)) {
909                 p = task_of(se);
910                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
911                         /*
912                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
913                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
914                          * prior to migration.
915                          */
916                         schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
917                         return;
918                 }
919                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
920         }
921
922         schedstat_set(se->statistics.wait_max,
923                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
924         schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
925         schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
926         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
927 }
928
929 static inline void
930 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
931 {
932         struct task_struct *tsk = NULL;
933         u64 sleep_start, block_start;
934
935         if (!schedstat_enabled())
936                 return;
937
938         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
939         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
940
941         if (entity_is_task(se))
942                 tsk = task_of(se);
943
944         if (sleep_start) {
945                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
946
947                 if ((s64)delta < 0)
948                         delta = 0;
949
950                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
951                         schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
952
953                 schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
954                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
955
956                 if (tsk) {
957                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
958                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
959                 }
960         }
961         if (block_start) {
962                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
963
964                 if ((s64)delta < 0)
965                         delta = 0;
966
967                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
968                         schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
969
970                 schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
971                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
972
973                 if (tsk) {
974                         if (tsk->in_iowait) {
975                                 schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
976                                 schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
977                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
978                         }
979
980                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
981
982                         /*
983                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
984                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
985                          * amount of time that the task spent sleeping:
986                          */
987                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
988                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
989                                                 (void *)get_wchan(tsk),
990                                                 delta >> 20);
991                         }
992                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
993                 }
994         }
995 }
996
997 /*
998  * Task is being enqueued - update stats:
999  */
1000 static inline void
1001 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1002 {
1003         if (!schedstat_enabled())
1004                 return;
1005
1006         /*
1007          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1008          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1009          */
1010         if (se != cfs_rq->curr)
1011                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1012
1013         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1014                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1015 }
1016
1017 static inline void
1018 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1019 {
1020
1021         if (!schedstat_enabled())
1022                 return;
1023
1024         /*
1025          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1026          * waiting task:
1027          */
1028         if (se != cfs_rq->curr)
1029                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1030
1031         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1032                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1033
1034                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1035                         schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1036                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1037                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1038                         schedstat_set(se->statistics.block_start,
1039                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1040         }
1041 }
1042
1043 /*
1044  * We are picking a new current task - update its stats:
1045  */
1046 static inline void
1047 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1048 {
1049         /*
1050          * We are starting a new run period:
1051          */
1052         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1053 }
1054
1055 /**************************************************
1056  * Scheduling class queueing methods:
1057  */
1058
1059 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1060 /*
1061  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1062  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1063  * numa_balancing_scan_size.
1064  */
1065 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1066 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1067
1068 /* Portion of address space to scan in MB */
1069 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1070
1071 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1072 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1073
1074 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1075 {
1076         unsigned long rss = 0;
1077         unsigned long nr_scan_pages;
1078
1079         /*
1080          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1081          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1082          * on resident pages
1083          */
1084         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1085         rss = get_mm_rss(p->mm);
1086         if (!rss)
1087                 rss = nr_scan_pages;
1088
1089         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1090         return rss / nr_scan_pages;
1091 }
1092
1093 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1094 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1095
1096 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1097 {
1098         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1099         unsigned int scan, floor;
1100         unsigned int windows = 1;
1101
1102         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1103                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1104         floor = 1000 / windows;
1105
1106         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1107         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1108 }
1109
1110 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1111 {
1112         unsigned int smin = task_scan_min(p);
1113         unsigned int smax;
1114
1115         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1116         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1117         return max(smin, smax);
1118 }
1119
1120 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1121 {
1122         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1123         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1124 }
1125
1126 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1127 {
1128         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1129         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1130 }
1131
1132 struct numa_group {
1133         atomic_t refcount;
1134
1135         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1136         int nr_tasks;
1137         pid_t gid;
1138         int active_nodes;
1139
1140         struct rcu_head rcu;
1141         unsigned long total_faults;
1142         unsigned long max_faults_cpu;
1143         /*
1144          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1145          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1146          * more by CPU use than by memory faults.
1147          */
1148         unsigned long *faults_cpu;
1149         unsigned long faults[0];
1150 };
1151
1152 /* Shared or private faults. */
1153 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1154
1155 /* Memory and CPU locality */
1156 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1157
1158 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1159 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1160
1161 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1162 {
1163         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1164 }
1165
1166 /*
1167  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1168  * occupy the first half of the array. The second half of the
1169  * array is for current counters, which are averaged into the
1170  * first set by task_numa_placement.
1171  */
1172 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1173 {
1174         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1175 }
1176
1177 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1178 {
1179         if (!p->numa_faults)
1180                 return 0;
1181
1182         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1183                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1184 }
1185
1186 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1187 {
1188         if (!p->numa_group)
1189                 return 0;
1190
1191         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1192                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1193 }
1194
1195 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1196 {
1197         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1198                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1199 }
1200
1201 /*
1202  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1203  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1204  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1205  */
1206 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1207
1208 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1209 {
1210         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1211 }
1212
1213 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1214 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1215                                         int maxdist, bool task)
1216 {
1217         unsigned long score = 0;
1218         int node;
1219
1220         /*
1221          * All nodes are directly connected, and the same distance
1222          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1223          */
1224         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1225                 return 0;
1226
1227         /*
1228          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1229          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1230          */
1231         for_each_online_node(node) {
1232                 unsigned long faults;
1233                 int dist = node_distance(nid, node);
1234
1235                 /*
1236                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1237                  * for placement; nid was already counted.
1238                  */
1239                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1240                         continue;
1241
1242                 /*
1243                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1244                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1245                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1246                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1247                  * of each group. Skip other nodes.
1248                  */
1249                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1250                                         dist > maxdist)
1251                         continue;
1252
1253                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1254                 if (task)
1255                         faults = task_faults(p, node);
1256                 else
1257                         faults = group_faults(p, node);
1258
1259                 /*
1260                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1261                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1262                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1263                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1264                  * The further away a node is, the less the faults count.
1265                  * This seems to result in good task placement.
1266                  */
1267                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1268                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1269                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1270                 }
1271
1272                 score += faults;
1273         }
1274
1275         return score;
1276 }
1277
1278 /*
1279  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1280  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1281  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1282  * evenly spread out between numa nodes.
1283  */
1284 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1285                                         int dist)
1286 {
1287         unsigned long faults, total_faults;
1288
1289         if (!p->numa_faults)
1290                 return 0;
1291
1292         total_faults = p->total_numa_faults;
1293
1294         if (!total_faults)
1295                 return 0;
1296
1297         faults = task_faults(p, nid);
1298         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1299
1300         return 1000 * faults / total_faults;
1301 }
1302
1303 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1304                                          int dist)
1305 {
1306         unsigned long faults, total_faults;
1307
1308         if (!p->numa_group)
1309                 return 0;
1310
1311         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1312
1313         if (!total_faults)
1314                 return 0;
1315
1316         faults = group_faults(p, nid);
1317         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1318
1319         return 1000 * faults / total_faults;
1320 }
1321
1322 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1323                                 int src_nid, int dst_cpu)
1324 {
1325         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1326         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1327         int last_cpupid, this_cpupid;
1328
1329         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1330
1331         /*
1332          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1333          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1334          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1335          *
1336          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1337          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1338          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1339          *
1340          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1341          * same result twice in a row, given these samples are fully
1342          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1343          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1344          *
1345          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1346          * act on an unlikely task<->page relation.
1347          */
1348         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1349         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1350                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1351                 return false;
1352
1353         /* Always allow migrate on private faults */
1354         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1355                 return true;
1356
1357         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1358         if (!ng)
1359                 return true;
1360
1361         /*
1362          * Destination node is much more heavily used than the source
1363          * node? Allow migration.
1364          */
1365         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1366                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1367                 return true;
1368
1369         /*
1370          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1371          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1372          *
1373          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1374          * --------------- * - > ---------------
1375          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1376          */
1377         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1378                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1379 }
1380
1381 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1382 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1383 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1384 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1385 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1386
1387 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1388 struct numa_stats {
1389         unsigned long nr_running;
1390         unsigned long load;
1391
1392         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1393         unsigned long compute_capacity;
1394
1395         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1396         unsigned long task_capacity;
1397         int has_free_capacity;
1398 };
1399
1400 /*
1401  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1402  */
1403 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1404 {
1405         int smt, cpu, cpus = 0;
1406         unsigned long capacity;
1407
1408         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1409         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1410                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1411
1412                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1413                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1414                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1415
1416                 cpus++;
1417         }
1418
1419         /*
1420          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1421          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1422          * not find this node attractive.
1423          *
1424          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1425          * imbalance and bail there.
1426          */
1427         if (!cpus)
1428                 return;
1429
1430         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1431         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1432         capacity = cpus / smt; /* cores */
1433
1434         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1435                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1436         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1437 }
1438
1439 struct task_numa_env {
1440         struct task_struct *p;
1441
1442         int src_cpu, src_nid;
1443         int dst_cpu, dst_nid;
1444
1445         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1446
1447         int imbalance_pct;
1448         int dist;
1449
1450         struct task_struct *best_task;
1451         long best_imp;
1452         int best_cpu;
1453 };
1454
1455 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1456                              struct task_struct *p, long imp)
1457 {
1458         if (env->best_task)
1459                 put_task_struct(env->best_task);
1460         if (p)
1461                 get_task_struct(p);
1462
1463         env->best_task = p;
1464         env->best_imp = imp;
1465         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1466 }
1467
1468 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1469                                 struct task_numa_env *env)
1470 {
1471         long imb, old_imb;
1472         long orig_src_load, orig_dst_load;
1473         long src_capacity, dst_capacity;
1474
1475         /*
1476          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1477          *
1478          * src_load        dst_load
1479          * ------------ vs ---------
1480          * src_capacity    dst_capacity
1481          */
1482         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1483         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1484
1485         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1486         if (dst_load < src_load)
1487                 swap(dst_load, src_load);
1488
1489         /* Is the difference below the threshold? */
1490         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1491               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1492         if (imb <= 0)
1493                 return false;
1494
1495         /*
1496          * The imbalance is above the allowed threshold.
1497          * Compare it with the old imbalance.
1498          */
1499         orig_src_load = env->src_stats.load;
1500         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1501
1502         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1503                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1504
1505         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1506                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1507
1508         /* Would this change make things worse? */
1509         return (imb > old_imb);
1510 }
1511
1512 /*
1513  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1514  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1515  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1516  * be exchanged with the source task
1517  */
1518 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1519                               long taskimp, long groupimp)
1520 {
1521         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1522         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1523         struct task_struct *cur;
1524         long src_load, dst_load;
1525         long load;
1526         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1527         long moveimp = imp;
1528         int dist = env->dist;
1529
1530         rcu_read_lock();
1531         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1532         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1533                 cur = NULL;
1534
1535         /*
1536          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1537          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1538          */
1539         if (cur == env->p)
1540                 goto unlock;
1541
1542         /*
1543          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1544          * source and destination node. Calculate the total differential for
1545          * the source task and potential destination task. The more negative
1546          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1547          * be incurred if the tasks were swapped.
1548          */
1549         if (cur) {
1550                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1551                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1552                         goto unlock;
1553
1554                 /*
1555                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1556                  * in any group then look only at task weights.
1557                  */
1558                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1559                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1560                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1561                         /*
1562                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1563                          * tasks within a group over tiny differences.
1564                          */
1565                         if (cur->numa_group)
1566                                 imp -= imp/16;
1567                 } else {
1568                         /*
1569                          * Compare the group weights. If a task is all by
1570                          * itself (not part of a group), use the task weight
1571                          * instead.
1572                          */
1573                         if (cur->numa_group)
1574                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1575                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1576                         else
1577                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1578                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1579                 }
1580         }
1581
1582         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1583                 goto unlock;
1584
1585         if (!cur) {
1586                 /* Is there capacity at our destination? */
1587                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1588                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1589                         goto unlock;
1590
1591                 goto balance;
1592         }
1593
1594         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1595         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1596                         dst_rq->nr_running == 1)
1597                 goto assign;
1598
1599         /*
1600          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1601          */
1602 balance:
1603         load = task_h_load(env->p);
1604         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1605         src_load = env->src_stats.load - load;
1606
1607         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1608                 /*
1609                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1610                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1611                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1612                  * so an actually idle CPU will win.
1613                  */
1614                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1615                         imp = moveimp - 1;
1616                         cur = NULL;
1617                         goto assign;
1618                 }
1619         }
1620
1621         if (imp <= env->best_imp)
1622                 goto unlock;
1623
1624         if (cur) {
1625                 load = task_h_load(cur);
1626                 dst_load -= load;
1627                 src_load += load;
1628         }
1629
1630         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1631                 goto unlock;
1632
1633         /*
1634          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1635          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1636          */
1637         if (!cur) {
1638                 /*
1639                  * select_idle_siblings() uses an per-cpu cpumask that
1640                  * can be used from IRQ context.
1641                  */
1642                 local_irq_disable();
1643                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1644                                                    env->dst_cpu);
1645                 local_irq_enable();
1646         }
1647
1648 assign:
1649         task_numa_assign(env, cur, imp);
1650 unlock:
1651         rcu_read_unlock();
1652 }
1653
1654 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1655                                 long taskimp, long groupimp)
1656 {
1657         int cpu;
1658
1659         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1660                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1661                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1662                         continue;
1663
1664                 env->dst_cpu = cpu;
1665                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1666         }
1667 }
1668
1669 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1670 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1671 {
1672         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1673         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1674
1675         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1676                 return false;
1677
1678         /*
1679          * Only consider a task move if the source has a higher load
1680          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1681          *
1682          *      src->load                dst->load
1683          * --------------------- vs ---------------------
1684          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1685          */
1686         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1687
1688             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1689                 return true;
1690
1691         return false;
1692 }
1693
1694 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1695 {
1696         struct task_numa_env env = {
1697                 .p = p,
1698
1699                 .src_cpu = task_cpu(p),
1700                 .src_nid = task_node(p),
1701
1702                 .imbalance_pct = 112,
1703
1704                 .best_task = NULL,
1705                 .best_imp = 0,
1706                 .best_cpu = -1,
1707         };
1708         struct sched_domain *sd;
1709         unsigned long taskweight, groupweight;
1710         int nid, ret, dist;
1711         long taskimp, groupimp;
1712
1713         /*
1714          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1715          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1716          *
1717          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1718          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1719          * to satisfy here.
1720          */
1721         rcu_read_lock();
1722         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1723         if (sd)
1724                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1725         rcu_read_unlock();
1726
1727         /*
1728          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1729          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1730          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1731          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1732          */
1733         if (unlikely(!sd)) {
1734                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1735                 return -EINVAL;
1736         }
1737
1738         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1739         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1740         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1741         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1742         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1743         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1744         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1745         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1746
1747         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1748         if (numa_has_capacity(&env))
1749                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1750
1751         /*
1752          * Look at other nodes in these cases:
1753          * - there is no space available on the preferred_nid
1754          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1755          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1756          *   we need to check other locations.
1757          */
1758         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1759                 for_each_online_node(nid) {
1760                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1761                                 continue;
1762
1763                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1764                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1765                                                 dist != env.dist) {
1766                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1767                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1768                         }
1769
1770                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1771                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1772                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1773                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1774                                 continue;
1775
1776                         env.dist = dist;
1777                         env.dst_nid = nid;
1778                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1779                         if (numa_has_capacity(&env))
1780                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1781                 }
1782         }
1783
1784         /*
1785          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1786          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1787          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1788          * settle down.
1789          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1790          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1791          */
1792         if (p->numa_group) {
1793                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1794
1795                 if (env.best_cpu == -1)
1796                         nid = env.src_nid;
1797                 else
1798                         nid = env.dst_nid;
1799
1800                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1801                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1802         }
1803
1804         /* No better CPU than the current one was found. */
1805         if (env.best_cpu == -1)
1806                 return -EAGAIN;
1807
1808         /*
1809          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1810          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1811          */
1812         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1813
1814         if (env.best_task == NULL) {
1815                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1816                 if (ret != 0)
1817                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1818                 return ret;
1819         }
1820
1821         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1822         if (ret != 0)
1823                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1824         put_task_struct(env.best_task);
1825         return ret;
1826 }
1827
1828 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1829 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1830 {
1831         unsigned long interval = HZ;
1832
1833         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1834         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1835                 return;
1836
1837         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1838         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1839         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1840
1841         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1842         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1843                 return;
1844
1845         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1846         task_numa_migrate(p);
1847 }
1848
1849 /*
1850  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1851  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1852  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1853  * located.
1854  */
1855 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1856 {
1857         unsigned long faults, max_faults = 0;
1858         int nid, active_nodes = 0;
1859
1860         for_each_online_node(nid) {
1861                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1862                 if (faults > max_faults)
1863                         max_faults = faults;
1864         }
1865
1866         for_each_online_node(nid) {
1867                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1868                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1869                         active_nodes++;
1870         }
1871
1872         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1873         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1874 }
1875
1876 /*
1877  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1878  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1879  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1880  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1881  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1882  */
1883 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1884 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1885
1886 /*
1887  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1888  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1889  * the page accesses are shared with other processes.
1890  * Otherwise, decrease the scan period.
1891  */
1892 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1893                         unsigned long shared, unsigned long private)
1894 {
1895         unsigned int period_slot;
1896         int ratio;
1897         int diff;
1898
1899         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1900         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1901
1902         /*
1903          * If there were no record hinting faults then either the task is
1904          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1905          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1906          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1907          * node is overloaded. In either case, scan slower
1908          */
1909         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1910                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1911                         p->numa_scan_period << 1);
1912
1913                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1914                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1915
1916                 return;
1917         }
1918
1919         /*
1920          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1921          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1922          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1923          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1924          */
1925         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1926         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1927         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1928                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1929                 if (!slot)
1930                         slot = 1;
1931                 diff = slot * period_slot;
1932         } else {
1933                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1934
1935                 /*
1936                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1937                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1938                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1939                  * speaking the intent is that there is little point
1940                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1941                  * simply bounce migrations uselessly
1942                  */
1943                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1944                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1945         }
1946
1947         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1948                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1949         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1950 }
1951
1952 /*
1953  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1954  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1955  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1956  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1957  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1958  */
1959 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1960 {
1961         u64 runtime, delta, now;
1962         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1963         now = p->se.exec_start;
1964         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1965
1966         if (p->last_task_numa_placement) {
1967                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1968                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1969         } else {
1970                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1971                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1972         }
1973
1974         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1975         p->last_task_numa_placement = now;
1976
1977         return delta;
1978 }
1979
1980 /*
1981  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1982  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1983  * otherwise workloads might not converge.
1984  */
1985 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1986 {
1987         nodemask_t nodes;
1988         int dist;
1989
1990         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1991         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1992                 return nid;
1993
1994         /*
1995          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1996          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1997          * both the node itself, and on nearby nodes.
1998          */
1999         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2000                 unsigned long score, max_score = 0;
2001                 int node, max_node = nid;
2002
2003                 dist = sched_max_numa_distance;
2004
2005                 for_each_online_node(node) {
2006                         score = group_weight(p, node, dist);
2007                         if (score > max_score) {
2008                                 max_score = score;
2009                                 max_node = node;
2010                         }
2011                 }
2012                 return max_node;
2013         }
2014
2015         /*
2016          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2017          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2018          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2019          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2020          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2021          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2022          * keep the complexity of the search down.
2023          */
2024         nodes = node_online_map;
2025         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2026                 unsigned long max_faults = 0;
2027                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2028                 int a, b;
2029
2030                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2031                 if (!find_numa_distance(dist))
2032                         continue;
2033
2034                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2035                         unsigned long faults = 0;
2036                         nodemask_t this_group;
2037                         nodes_clear(this_group);
2038
2039                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2040                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2041                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2042                                         faults += group_faults(p, b);
2043                                         node_set(b, this_group);
2044                                         node_clear(b, nodes);
2045                                 }
2046                         }
2047
2048                         /* Remember the top group. */
2049                         if (faults > max_faults) {
2050                                 max_faults = faults;
2051                                 max_group = this_group;
2052                                 /*
2053                                  * subtle: at the smallest distance there is
2054                                  * just one node left in each "group", the
2055                                  * winner is the preferred nid.
2056                                  */
2057                                 nid = a;
2058                         }
2059                 }
2060                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2061                 if (!max_faults)
2062                         break;
2063                 nodes = max_group;
2064         }
2065         return nid;
2066 }
2067
2068 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2069 {
2070         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2071         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2072         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2073         unsigned long total_faults;
2074         u64 runtime, period;
2075         spinlock_t *group_lock = NULL;
2076
2077         /*
2078          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2079          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2080          * that the field is read in a single access:
2081          */
2082         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2083         if (p->numa_scan_seq == seq)
2084                 return;
2085         p->numa_scan_seq = seq;
2086         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2087
2088         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2089                        p->numa_faults_locality[1];
2090         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2091
2092         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2093         if (p->numa_group) {
2094                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2095                 spin_lock_irq(group_lock);
2096         }
2097
2098         /* Find the node with the highest number of faults */
2099         for_each_online_node(nid) {
2100                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2101                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2102                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2103                 int priv;
2104
2105                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2106                         long diff, f_diff, f_weight;
2107
2108                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2109                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2110                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2111                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2112
2113                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2114                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2115                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2116                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2117
2118                         /*
2119                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2120                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2121                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2122                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2123                          * faults are less important.
2124                          */
2125                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2126                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2127                                    (total_faults + 1);
2128                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2129                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2130
2131                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2132                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2133                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2134                         p->total_numa_faults += diff;
2135                         if (p->numa_group) {
2136                                 /*
2137                                  * safe because we can only change our own group
2138                                  *
2139                                  * mem_idx represents the offset for a given
2140                                  * nid and priv in a specific region because it
2141                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2142                                  */
2143                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2144                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2145                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2146                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2147                         }
2148                 }
2149
2150                 if (faults > max_faults) {
2151                         max_faults = faults;
2152                         max_nid = nid;
2153                 }
2154
2155                 if (group_faults > max_group_faults) {
2156                         max_group_faults = group_faults;
2157                         max_group_nid = nid;
2158                 }
2159         }
2160
2161         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2162
2163         if (p->numa_group) {
2164                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2165                 spin_unlock_irq(group_lock);
2166                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2167         }
2168
2169         if (max_faults) {
2170                 /* Set the new preferred node */
2171                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2172                         sched_setnuma(p, max_nid);
2173
2174                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2175                         numa_migrate_preferred(p);
2176         }
2177 }
2178
2179 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2180 {
2181         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2182 }
2183
2184 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2185 {
2186         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2187                 kfree_rcu(grp, rcu);
2188 }
2189
2190 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2191                         int *priv)
2192 {
2193         struct numa_group *grp, *my_grp;
2194         struct task_struct *tsk;
2195         bool join = false;
2196         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2197         int i;
2198
2199         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2200                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2201                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2202
2203                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2204                 if (!grp)
2205                         return;
2206
2207                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2208                 grp->active_nodes = 1;
2209                 grp->max_faults_cpu = 0;
2210                 spin_lock_init(&grp->lock);
2211                 grp->gid = p->pid;
2212                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2213                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2214                                                 nr_node_ids;
2215
2216                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2217                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2218
2219                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2220
2221                 grp->nr_tasks++;
2222                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2223         }
2224
2225         rcu_read_lock();
2226         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2227
2228         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2229                 goto no_join;
2230
2231         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2232         if (!grp)
2233                 goto no_join;
2234
2235         my_grp = p->numa_group;
2236         if (grp == my_grp)
2237                 goto no_join;
2238
2239         /*
2240          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2241          * the other task will join us.
2242          */
2243         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2244                 goto no_join;
2245
2246         /*
2247          * Tie-break on the grp address.
2248          */
2249         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2250                 goto no_join;
2251
2252         /* Always join threads in the same process. */
2253         if (tsk->mm == current->mm)
2254                 join = true;
2255
2256         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2257         if (flags & TNF_SHARED)
2258                 join = true;
2259
2260         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2261         *priv = !join;
2262
2263         if (join && !get_numa_group(grp))
2264                 goto no_join;
2265
2266         rcu_read_unlock();
2267
2268         if (!join)
2269                 return;
2270
2271         BUG_ON(irqs_disabled());
2272         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2273
2274         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2275                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2276                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2277         }
2278         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2279         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2280
2281         my_grp->nr_tasks--;
2282         grp->nr_tasks++;
2283
2284         spin_unlock(&my_grp->lock);
2285         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2286
2287         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2288
2289         put_numa_group(my_grp);
2290         return;
2291
2292 no_join:
2293         rcu_read_unlock();
2294         return;
2295 }
2296
2297 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2298 {
2299         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2300         void *numa_faults = p->numa_faults;
2301         unsigned long flags;
2302         int i;
2303
2304         if (grp) {
2305                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2306                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2307                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2308                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2309
2310                 grp->nr_tasks--;
2311                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2312                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2313                 put_numa_group(grp);
2314         }
2315
2316         p->numa_faults = NULL;
2317         kfree(numa_faults);
2318 }
2319
2320 /*
2321  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2322  */
2323 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2324 {
2325         struct task_struct *p = current;
2326         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2327         int cpu_node = task_node(current);
2328         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2329         struct numa_group *ng;
2330         int priv;
2331
2332         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2333                 return;
2334
2335         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2336         if (!p->mm)
2337                 return;
2338
2339         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2340         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2341                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2342                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2343
2344                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2345                 if (!p->numa_faults)
2346                         return;
2347
2348                 p->total_numa_faults = 0;
2349                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2350         }
2351
2352         /*
2353          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2354          * to be private if the accessing pid has not changed
2355          */
2356         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2357                 priv = 1;
2358         } else {
2359                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2360                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2361                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2362         }
2363
2364         /*
2365          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2366          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2367          * actively using should be counted as local. This allows the
2368          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2369          */
2370         ng = p->numa_group;
2371         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2372                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2373                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2374                 local = 1;
2375
2376         task_numa_placement(p);
2377
2378         /*
2379          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2380          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2381          */
2382         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2383                 numa_migrate_preferred(p);
2384
2385         if (migrated)
2386                 p->numa_pages_migrated += pages;
2387         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2388                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2389
2390         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2391         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2392         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2393 }
2394
2395 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2396 {
2397         /*
2398          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2399          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2400          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2401          * much of an issue though, since this is just used for
2402          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2403          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2404          */
2405         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2406         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2407 }
2408
2409 /*
2410  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2411  * Triggered from task_tick_numa().
2412  */
2413 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2414 {
2415         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2416         struct task_struct *p = current;
2417         struct mm_struct *mm = p->mm;
2418         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2419         struct vm_area_struct *vma;
2420         unsigned long start, end;
2421         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2422         long pages, virtpages;
2423
2424         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2425
2426         work->next = work; /* protect against double add */
2427         /*
2428          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2429          *
2430          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2431          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2432          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2433          * work.
2434          */
2435         if (p->flags & PF_EXITING)
2436                 return;
2437
2438         if (!mm->numa_next_scan) {
2439                 mm->numa_next_scan = now +
2440                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2441         }
2442
2443         /*
2444          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2445          */
2446         migrate = mm->numa_next_scan;
2447         if (time_before(now, migrate))
2448                 return;
2449
2450         if (p->numa_scan_period == 0) {
2451                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2452                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2453         }
2454
2455         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2456         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2457                 return;
2458
2459         /*
2460          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2461          * the next time around.
2462          */
2463         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2464
2465         start = mm->numa_scan_offset;
2466         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2467         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2468         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2469         if (!pages)
2470                 return;
2471
2472
2473         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2474                 return;
2475         vma = find_vma(mm, start);
2476         if (!vma) {
2477                 reset_ptenuma_scan(p);
2478                 start = 0;
2479                 vma = mm->mmap;
2480         }
2481         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2482                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2483                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2484                         continue;
2485                 }
2486
2487                 /*
2488                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2489                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2490                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2491                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2492                  */
2493                 if (!vma->vm_mm ||
2494                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2495                         continue;
2496
2497                 /*
2498                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2499                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2500                  */
2501                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2502                         continue;
2503
2504                 do {
2505                         start = max(start, vma->vm_start);
2506                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2507                         end = min(end, vma->vm_end);
2508                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2509
2510                         /*
2511                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2512                          * hpages that have at least one present PTE that
2513                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2514                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2515                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2516                          * areas faster.
2517                          */
2518                         if (nr_pte_updates)
2519                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2520                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2521
2522                         start = end;
2523                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2524                                 goto out;
2525
2526                         cond_resched();
2527                 } while (end != vma->vm_end);
2528         }
2529
2530 out:
2531         /*
2532          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2533          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2534          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2535          * scanner to the start so check it now.
2536          */
2537         if (vma)
2538                 mm->numa_scan_offset = start;
2539         else
2540                 reset_ptenuma_scan(p);
2541         up_read(&mm->mmap_sem);
2542
2543         /*
2544          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2545          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2546          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2547          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2548          */
2549         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2550                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2551                 p->node_stamp += 32 * diff;
2552         }
2553 }
2554
2555 /*
2556  * Drive the periodic memory faults..
2557  */
2558 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2559 {
2560         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2561         u64 period, now;
2562
2563         /*
2564          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2565          */
2566         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2567                 return;
2568
2569         /*
2570          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2571          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2572          * task needs to have done some actual work before we bother with
2573          * NUMA placement.
2574          */
2575         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2576         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2577
2578         if (now > curr->node_stamp + period) {
2579                 if (!curr->node_stamp)
2580                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2581                 curr->node_stamp += period;
2582
2583                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2584                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2585                         task_work_add(curr, work, true);
2586                 }
2587         }
2588 }
2589
2590 /*
2591  * Can a task be moved from prev_cpu to this_cpu without causing a load
2592  * imbalance that would trigger the load balancer?
2593  */
2594 static inline bool numa_wake_affine(struct sched_domain *sd,
2595                                     struct task_struct *p, int this_cpu,
2596                                     int prev_cpu, int sync)
2597 {
2598         struct numa_stats prev_load, this_load;
2599         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
2600
2601         update_numa_stats(&prev_load, cpu_to_node(prev_cpu));
2602         update_numa_stats(&this_load, cpu_to_node(this_cpu));
2603
2604         /*
2605          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
2606          * effect of the currently running task from the load
2607          * of the current CPU:
2608          */
2609         if (sync) {
2610                 unsigned long current_load = task_h_load(current);
2611
2612                 if (this_load.load > current_load)
2613                         this_load.load -= current_load;
2614                 else
2615                         this_load.load = 0;
2616         }
2617
2618         /*
2619          * In low-load situations, where this_cpu's node is idle due to the
2620          * sync cause above having dropped this_load.load to 0, move the task.
2621          * Moving to an idle socket will not create a bad imbalance.
2622          *
2623          * Otherwise check if the nodes are near enough in load to allow this
2624          * task to be woken on this_cpu's node.
2625          */
2626         if (this_load.load > 0) {
2627                 unsigned long task_load = task_h_load(p);
2628
2629                 this_eff_load = 100;
2630                 this_eff_load *= prev_load.compute_capacity;
2631
2632                 prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
2633                 prev_eff_load *= this_load.compute_capacity;
2634
2635                 this_eff_load *= this_load.load + task_load;
2636                 prev_eff_load *= prev_load.load - task_load;
2637
2638                 return this_eff_load <= prev_eff_load;
2639         }
2640
2641         return true;
2642 }
2643 #else
2644 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2645 {
2646 }
2647
2648 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2649 {
2650 }
2651
2652 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2653 {
2654 }
2655
2656 static inline bool numa_wake_affine(struct sched_domain *sd,
2657                                     struct task_struct *p, int this_cpu,
2658                                     int prev_cpu, int sync)
2659 {
2660         return true;
2661 }
2662 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2663
2664 static void
2665 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2666 {
2667         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2668         if (!parent_entity(se))
2669                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2670 #ifdef CONFIG_SMP
2671         if (entity_is_task(se)) {
2672                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2673
2674                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2675                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2676         }
2677 #endif
2678         cfs_rq->nr_running++;
2679 }
2680
2681 static void
2682 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2683 {
2684         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2685         if (!parent_entity(se))
2686                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2687 #ifdef CONFIG_SMP
2688         if (entity_is_task(se)) {
2689                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2690                 list_del_init(&se->group_node);
2691         }
2692 #endif
2693         cfs_rq->nr_running--;
2694 }
2695
2696 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2697 # ifdef CONFIG_SMP
2698 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2699 {
2700         long tg_weight, load, shares;
2701
2702         /*
2703          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2704          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2705          * the shares for small weight interactive tasks.
2706          */
2707         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2708
2709         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2710
2711         /* Ensure tg_weight >= load */
2712         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2713         tg_weight += load;
2714
2715         shares = (tg->shares * load);
2716         if (tg_weight)
2717                 shares /= tg_weight;
2718
2719         /*
2720          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2721          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2722          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2723          * the group on a CPU.
2724          *
2725          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2726          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2727          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2728          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2729          * instead of 0.
2730          */
2731         if (shares < MIN_SHARES)
2732                 shares = MIN_SHARES;
2733         if (shares > tg->shares)
2734                 shares = tg->shares;
2735
2736         return shares;
2737 }
2738 # else /* CONFIG_SMP */
2739 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2740 {
2741         return tg->shares;
2742 }
2743 # endif /* CONFIG_SMP */
2744
2745 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2746                             unsigned long weight)
2747 {
2748         if (se->on_rq) {
2749                 /* commit outstanding execution time */
2750                 if (cfs_rq->curr == se)
2751                         update_curr(cfs_rq);
2752                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2753         }
2754
2755         update_load_set(&se->load, weight);
2756
2757         if (se->on_rq)
2758                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2759 }
2760
2761 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2762
2763 static void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2764 {
2765         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2766         struct task_group *tg;
2767         long shares;
2768
2769         if (!cfs_rq)
2770                 return;
2771
2772         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
2773                 return;
2774
2775         tg = cfs_rq->tg;
2776
2777 #ifndef CONFIG_SMP
2778         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2779                 return;
2780 #endif
2781         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2782
2783         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2784 }
2785
2786 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2787 static inline void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2788 {
2789 }
2790 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2791
2792 #ifdef CONFIG_SMP
2793 /*
2794  * Approximate:
2795  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2796  */
2797 static u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2798 {
2799         unsigned int local_n;
2800
2801         if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2802                 return 0;
2803
2804         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2805         local_n = n;
2806
2807         /*
2808          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2809          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2810          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2811          *
2812          * To achieve constant time decay_load.
2813          */
2814         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2815                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2816                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2817         }
2818
2819         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2820         return val;
2821 }
2822
2823 static u32 __accumulate_pelt_segments(u64 periods, u32 d1, u32 d3)
2824 {
2825         u32 c1, c2, c3 = d3; /* y^0 == 1 */
2826
2827         /*
2828          * c1 = d1 y^p
2829          */
2830         c1 = decay_load((u64)d1, periods);
2831
2832         /*
2833          *            p-1
2834          * c2 = 1024 \Sum y^n
2835          *            n=1
2836          *
2837          *              inf        inf
2838          *    = 1024 ( \Sum y^n - \Sum y^n - y^0 )
2839          *              n=0        n=p
2840          */
2841         c2 = LOAD_AVG_MAX - decay_load(LOAD_AVG_MAX, periods) - 1024;
2842
2843         return c1 + c2 + c3;
2844 }
2845
2846 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2847
2848 /*
2849  * Accumulate the three separate parts of the sum; d1 the remainder
2850  * of the last (incomplete) period, d2 the span of full periods and d3
2851  * the remainder of the (incomplete) current period.
2852  *
2853  *           d1          d2           d3
2854  *           ^           ^            ^
2855  *           |           |            |
2856  *         |<->|<----------------->|<--->|
2857  * ... |---x---|------| ... |------|-----x (now)
2858  *
2859  *                           p-1
2860  * u' = (u + d1) y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0
2861  *                           n=1
2862  *
2863  *    = u y^p +                                 (Step 1)
2864  *
2865  *                     p-1
2866  *      d1 y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0         (Step 2)
2867  *                     n=1
2868  */
2869 static __always_inline u32
2870 accumulate_sum(u64 delta, int cpu, struct sched_avg *sa,
2871                unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2872 {
2873         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2874         u32 contrib = (u32)delta; /* p == 0 -> delta < 1024 */
2875         u64 periods;
2876
2877         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2878         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2879
2880         delta += sa->period_contrib;
2881         periods = delta / 1024; /* A period is 1024us (~1ms) */
2882
2883         /*
2884          * Step 1: decay old *_sum if we crossed period boundaries.
2885          */
2886         if (periods) {
2887                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods);
2888                 if (cfs_rq) {
2889                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2890                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods);
2891                 }
2892                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods);
2893
2894                 /*
2895                  * Step 2
2896                  */
2897                 delta %= 1024;
2898                 contrib = __accumulate_pelt_segments(periods,
2899                                 1024 - sa->period_contrib, delta);
2900         }
2901         sa->period_contrib = delta;
2902
2903         contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2904         if (weight) {
2905                 sa->load_sum += weight * contrib;
2906                 if (cfs_rq)
2907                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2908         }
2909         if (running)
2910                 sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2911
2912         return periods;
2913 }
2914
2915 /*
2916  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2917  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2918  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2919  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2920  *
2921  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2922  *      p0            p1           p2
2923  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2924  *
2925  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2926  *
2927  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2928  * following representation of historical load:
2929  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2930  *
2931  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2932  *   y^32 = 0.5
2933  *
2934  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2935  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2936  * (u_0).
2937  *
2938  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2939  * sum again by y is sufficient to update:
2940  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2941  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2942  */
2943 static __always_inline int
2944 ___update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2945                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2946 {
2947         u64 delta;
2948
2949         delta = now - sa->last_update_time;
2950         /*
2951          * This should only happen when time goes backwards, which it
2952          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2953          */
2954         if ((s64)delta < 0) {
2955                 sa->last_update_time = now;
2956                 return 0;
2957         }
2958
2959         /*
2960          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2961          * approximation of 1us and fast to compute.
2962          */
2963         delta >>= 10;
2964         if (!delta)
2965                 return 0;
2966
2967         sa->last_update_time += delta << 10;
2968
2969         /*
2970          * Now we know we crossed measurement unit boundaries. The *_avg
2971          * accrues by two steps:
2972          *
2973          * Step 1: accumulate *_sum since last_update_time. If we haven't
2974          * crossed period boundaries, finish.
2975          */
2976         if (!accumulate_sum(delta, cpu, sa, weight, running, cfs_rq))
2977                 return 0;
2978
2979         /*
2980          * Step 2: update *_avg.
2981          */
2982         sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib);
2983         if (cfs_rq) {
2984                 cfs_rq->runnable_load_avg =
2985                         div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib);
2986         }
2987         sa->util_avg = sa->util_sum / (LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib);
2988
2989         return 1;
2990 }
2991
2992 static int
2993 __update_load_avg_blocked_se(u64 now, int cpu, struct sched_entity *se)
2994 {
2995         return ___update_load_avg(now, cpu, &se->avg, 0, 0, NULL);
2996 }
2997
2998 static int
2999 __update_load_avg_se(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3000 {
3001         return ___update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
3002                                   se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3003                                   cfs_rq->curr == se, NULL);
3004 }
3005
3006 static int
3007 __update_load_avg_cfs_rq(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq)
3008 {
3009         return ___update_load_avg(now, cpu, &cfs_rq->avg,
3010                         scale_load_down(cfs_rq->load.weight),
3011                         cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
3012 }
3013
3014 /*
3015  * Signed add and clamp on underflow.
3016  *
3017  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3018  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3019  * values.
3020  */
3021 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
3022         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3023         typeof(_val) val = (_val);                              \
3024         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3025                                                                 \
3026         res = var + val;                                        \
3027                                                                 \
3028         if (val < 0 && res > var)                               \
3029                 res = 0;                                        \
3030                                                                 \
3031         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3032 } while (0)
3033
3034 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3035 /**
3036  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
3037  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
3038  * @force: update regardless of how small the difference
3039  *
3040  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
3041  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
3042  * considerations.
3043  *
3044  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
3045  * differential update where we store the last value we propagated. This in
3046  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
3047  *
3048  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share() (which is
3049  * done) and effective_load() (which is not done because it is too costly).
3050  */
3051 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
3052 {
3053         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3054
3055         /*
3056          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
3057          */
3058         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
3059                 return;
3060
3061         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3062                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3063                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3064         }
3065 }
3066
3067 /*
3068  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
3069  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3070  * including the state of rq->lock, should be made.
3071  */
3072 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3073                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3074 {
3075         u64 p_last_update_time;
3076         u64 n_last_update_time;
3077
3078         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3079                 return;
3080
3081         /*
3082          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3083          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3084          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3085          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3086          * the wakee more load sounds not bad.
3087          */
3088         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3089                 return;
3090
3091 #ifndef CONFIG_64BIT
3092         {
3093                 u64 p_last_update_time_copy;
3094                 u64 n_last_update_time_copy;
3095
3096                 do {
3097                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3098                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3099
3100                         smp_rmb();
3101
3102                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3103                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3104
3105                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3106                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3107         }
3108 #else
3109         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3110         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3111 #endif
3112         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3113         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3114 }
3115
3116 /* Take into account change of utilization of a child task group */
3117 static inline void
3118 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3119 {
3120         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3121         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3122
3123         /* Nothing to update */
3124         if (!delta)
3125                 return;
3126
3127         /* Set new sched_entity's utilization */
3128         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3129         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3130
3131         /* Update parent cfs_rq utilization */
3132         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3133         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3134 }
3135
3136 /* Take into account change of load of a child task group */
3137 static inline void
3138 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3139 {
3140         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3141         long delta, load = gcfs_rq->avg.load_avg;
3142
3143         /*
3144          * If the load of group cfs_rq is null, the load of the
3145          * sched_entity will also be null so we can skip the formula
3146          */
3147         if (load) {
3148                 long tg_load;
3149
3150                 /* Get tg's load and ensure tg_load > 0 */
3151                 tg_load = atomic_long_read(&gcfs_rq->tg->load_avg) + 1;
3152
3153                 /* Ensure tg_load >= load and updated with current load*/
3154                 tg_load -= gcfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3155                 tg_load += load;
3156
3157                 /*
3158                  * We need to compute a correction term in the case that the
3159                  * task group is consuming more CPU than a task of equal
3160                  * weight. A task with a weight equals to tg->shares will have
3161                  * a load less or equal to scale_load_down(tg->shares).
3162                  * Similarly, the sched_entities that represent the task group
3163                  * at parent level, can't have a load higher than
3164                  * scale_load_down(tg->shares). And the Sum of sched_entities'
3165                  * load must be <= scale_load_down(tg->shares).
3166                  */
3167                 if (tg_load > scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares)) {
3168                         /* scale gcfs_rq's load into tg's shares*/
3169                         load *= scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares);
3170                         load /= tg_load;
3171                 }
3172         }
3173
3174         delta = load - se->avg.load_avg;
3175
3176         /* Nothing to update */
3177         if (!delta)
3178                 return;
3179
3180         /* Set new sched_entity's load */
3181         se->avg.load_avg = load;
3182         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3183
3184         /* Update parent cfs_rq load */
3185         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3186         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3187
3188         /*
3189          * If the sched_entity is already enqueued, we also have to update the
3190          * runnable load avg.
3191          */
3192         if (se->on_rq) {
3193                 /* Update parent cfs_rq runnable_load_avg */
3194                 add_positive(&cfs_rq->runnable_load_avg, delta);
3195                 cfs_rq->runnable_load_sum = cfs_rq->runnable_load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3196         }
3197 }
3198
3199 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq)
3200 {
3201         cfs_rq->propagate_avg = 1;
3202 }
3203
3204 static inline int test_and_clear_tg_cfs_propagate(struct sched_entity *se)
3205 {
3206         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
3207
3208         if (!cfs_rq->propagate_avg)
3209                 return 0;
3210
3211         cfs_rq->propagate_avg = 0;
3212         return 1;
3213 }
3214
3215 /* Update task and its cfs_rq load average */
3216 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3217 {
3218         struct cfs_rq *cfs_rq;
3219
3220         if (entity_is_task(se))
3221                 return 0;
3222
3223         if (!test_and_clear_tg_cfs_propagate(se))
3224                 return 0;
3225
3226         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3227
3228         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3229
3230         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se);
3231         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se);
3232
3233         return 1;
3234 }
3235
3236 /*
3237  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3238  * group_entity:
3239  */
3240 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3241 {
3242         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3243
3244         /*
3245          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3246          * decay it:
3247          */
3248         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3249                 return false;
3250
3251         /*
3252          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3253          * the utilization of the sched_entity:
3254          */
3255         if (gcfs_rq->propagate_avg)
3256                 return false;
3257
3258         /*
3259          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3260          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3261          * waste of time to try to decay it:
3262          */
3263         return true;
3264 }
3265
3266 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3267
3268 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3269
3270 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3271 {
3272         return 0;
3273 }
3274
3275 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3276
3277 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3278
3279 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
3280 {
3281         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
3282                 /*
3283                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3284                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3285                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
3286                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
3287                  * the next tick/schedule should update.
3288                  *
3289                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3290                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3291                  * number include things like RT tasks.
3292                  *
3293                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3294                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3295                  *
3296                  * See cpu_util().
3297                  */
3298                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
3299         }
3300 }
3301
3302 /*
3303  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3304  *
3305  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3306  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3307  * values.
3308  */
3309 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3310         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3311         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3312         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3313         res = var - val;                                        \
3314         if (res > var)                                          \
3315                 res = 0;                                        \
3316         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3317 } while (0)
3318
3319 /**
3320  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3321  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3322  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3323  * @update_freq: should we call cfs_rq_util_change() or will the call do so
3324  *
3325  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3326  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3327  * post_init_entity_util_avg().
3328  *
3329  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3330  *
3331  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3332  *
3333  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3334  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3335  */
3336 static inline int
3337 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3338 {
3339         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3340         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
3341
3342         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3343                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3344                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3345                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3346                 removed_load = 1;
3347                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3348         }
3349
3350         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3351                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3352                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3353                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3354                 removed_util = 1;
3355                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3356         }
3357
3358         decayed = __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3359
3360 #ifndef CONFIG_64BIT
3361         smp_wmb();
3362         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3363 #endif
3364
3365         if (update_freq && (decayed || removed_util))
3366                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3367
3368         return decayed || removed_load;
3369 }
3370
3371 /*
3372  * Optional action to be done while updating the load average
3373  */
3374 #define UPDATE_TG       0x1
3375 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3376
3377 /* Update task and its cfs_rq load average */
3378 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int flags)
3379 {
3380         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3381         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3382         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3383         int cpu = cpu_of(rq);
3384         int decayed;
3385
3386         /*
3387          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3388          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3389          */
3390         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3391                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3392
3393         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true);
3394         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3395
3396         if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3397                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3398 }
3399
3400 /**
3401  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3402  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3403  * @se: sched_entity to attach
3404  *
3405  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3406  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3407  */
3408 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3409 {
3410         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3411         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3412         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3413         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3414         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3415         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3416
3417         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3418 }
3419
3420 /**
3421  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3422  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3423  * @se: sched_entity to detach
3424  *
3425  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3426  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3427  */
3428 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3429 {
3430
3431         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3432         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3433         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3434         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3435         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3436
3437         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3438 }
3439
3440 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3441 static inline void
3442 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3443 {
3444         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3445
3446         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3447         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3448
3449         if (!sa->last_update_time) {
3450                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3451                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3452         }
3453 }
3454
3455 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3456 static inline void
3457 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3458 {
3459         cfs_rq->runnable_load_avg =
3460                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3461         cfs_rq->runnable_load_sum =
3462                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3463 }
3464
3465 #ifndef CONFIG_64BIT
3466 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3467 {
3468         u64 last_update_time_copy;
3469         u64 last_update_time;
3470
3471         do {
3472                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3473                 smp_rmb();
3474                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3475         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3476
3477         return last_update_time;
3478 }
3479 #else
3480 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3481 {
3482         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3483 }
3484 #endif
3485
3486 /*
3487  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3488  * the previous rq.
3489  */
3490 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3491 {
3492         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3493         u64 last_update_time;
3494
3495         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3496         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3497 }
3498
3499 /*
3500  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3501  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3502  */
3503 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3504 {
3505         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3506
3507         /*
3508          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3509          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3510          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3511          *
3512          * Similarly for groups, they will have passed through
3513          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3514          * calls this.
3515          */
3516
3517         sync_entity_load_avg(se);
3518         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3519         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3520 }
3521
3522 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3523 {
3524         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3525 }
3526
3527 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3528 {
3529         return cfs_rq->avg.load_avg;
3530 }
3531
3532 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3533
3534 #else /* CONFIG_SMP */
3535
3536 static inline int
3537 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3538 {
3539         return 0;
3540 }
3541
3542 #define UPDATE_TG       0x0
3543 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3544
3545 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used1)
3546 {
3547         cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq_of(se)), 0);
3548 }
3549
3550 static inline void
3551 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3552 static inline void
3553 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3554 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3555
3556 static inline void
3557 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3558 static inline void
3559 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3560
3561 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3562 {
3563         return 0;
3564 }
3565
3566 #endif /* CONFIG_SMP */
3567
3568 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3569 {
3570 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3571         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3572
3573         if (d < 0)
3574                 d = -d;
3575
3576         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3577                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3578 #endif
3579 }
3580
3581 static void
3582 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3583 {
3584         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3585
3586         /*
3587          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3588          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3589          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3590          * stays open at the end.
3591          */
3592         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3593                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3594
3595         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3596         if (!initial) {
3597                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3598
3599                 /*
3600                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3601                  * for a gentler effect of sleepers:
3602                  */
3603                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3604                         thresh >>= 1;
3605
3606                 vruntime -= thresh;
3607         }
3608
3609         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3610         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3611 }
3612
3613 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3614
3615 static inline void check_schedstat_required(void)
3616 {
3617 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3618         if (schedstat_enabled())
3619                 return;
3620
3621         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3622         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3623                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3624                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3625                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3626                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3627                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3628                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3629                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3630                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3631         }
3632 #endif
3633 }
3634
3635
3636 /*
3637  * MIGRATION
3638  *
3639  *      dequeue
3640  *        update_curr()
3641  *          update_min_vruntime()
3642  *        vruntime -= min_vruntime
3643  *
3644  *      enqueue
3645  *        update_curr()
3646  *          update_min_vruntime()
3647  *        vruntime += min_vruntime
3648  *
3649  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3650  * min_vruntime are up-to-date.
3651  *
3652  * WAKEUP (remote)
3653  *
3654  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3655  *        vruntime -= min_vruntime
3656  *
3657  *      enqueue
3658  *        update_curr()
3659  *          update_min_vruntime()
3660  *        vruntime += min_vruntime
3661  *
3662  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3663  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3664  */
3665
3666 static void
3667 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3668 {
3669         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3670         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3671
3672         /*
3673          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3674          * update_curr().
3675          */
3676         if (renorm && curr)
3677                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3678
3679         update_curr(cfs_rq);
3680
3681         /*
3682          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3683          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3684          * placed in the past could significantly boost this task to the
3685          * fairness detriment of existing tasks.
3686          */
3687         if (renorm && !curr)
3688                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3689
3690         /*
3691          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3692          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3693          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3694          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3695          *     its group cfs_rq
3696          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3697          */
3698         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3699         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3700         update_cfs_shares(se);
3701         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3702
3703         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3704                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3705
3706         check_schedstat_required();
3707         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3708         check_spread(cfs_rq, se);
3709         if (!curr)
3710                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3711         se->on_rq = 1;
3712
3713         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3714                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3715                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3716         }
3717 }
3718
3719 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3720 {
3721         for_each_sched_entity(se) {
3722                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3723                 if (cfs_rq->last != se)
3724                         break;
3725
3726                 cfs_rq->last = NULL;
3727         }
3728 }
3729
3730 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3731 {
3732         for_each_sched_entity(se) {
3733                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3734                 if (cfs_rq->next != se)
3735                         break;
3736
3737                 cfs_rq->next = NULL;
3738         }
3739 }
3740
3741 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3742 {
3743         for_each_sched_entity(se) {
3744                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3745                 if (cfs_rq->skip != se)
3746                         break;
3747
3748                 cfs_rq->skip = NULL;
3749         }
3750 }
3751
3752 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3753 {
3754         if (cfs_rq->last == se)
3755                 __clear_buddies_last(se);
3756
3757         if (cfs_rq->next == se)
3758                 __clear_buddies_next(se);
3759
3760         if (cfs_rq->skip == se)
3761                 __clear_buddies_skip(se);
3762 }
3763
3764 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3765
3766 static void
3767 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3768 {
3769         /*
3770          * Update run-time statistics of the 'current'.
3771          */
3772         update_curr(cfs_rq);
3773
3774         /*
3775          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3776          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3777          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3778          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3779          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3780          *     of its group cfs_rq.
3781          */
3782         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3783         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3784
3785         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3786
3787         clear_buddies(cfs_rq, se);
3788
3789         if (se != cfs_rq->curr)
3790                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3791         se->on_rq = 0;
3792         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3793
3794         /*
3795          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
3796          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
3797          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
3798          * can move min_vruntime forward still more.
3799          */
3800         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3801                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3802
3803         /* return excess runtime on last dequeue */
3804         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3805
3806         update_cfs_shares(se);
3807
3808         /*
3809          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
3810          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
3811          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
3812          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
3813          */
3814         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
3815                 update_min_vruntime(cfs_rq);
3816 }
3817
3818 /*
3819  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3820  */
3821 static void
3822 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3823 {
3824         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3825         struct sched_entity *se;
3826         s64 delta;
3827
3828         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3829         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3830         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3831                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3832                 /*
3833                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3834                  * re-elected due to buddy favours.
3835                  */
3836                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3837                 return;
3838         }
3839
3840         /*
3841          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3842          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3843          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3844          */
3845         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3846                 return;
3847
3848         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3849         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3850
3851         if (delta < 0)
3852                 return;
3853
3854         if (delta > ideal_runtime)
3855                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3856 }
3857
3858 static void
3859 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3860 {
3861         /* 'current' is not kept within the tree. */
3862         if (se->on_rq) {
3863                 /*
3864                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3865                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3866                  * runqueue.
3867                  */
3868                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3869                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3870                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3871         }
3872
3873         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3874         cfs_rq->curr = se;
3875
3876         /*
3877          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3878          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3879          * when there are only lesser-weight tasks around):
3880          */
3881         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3882                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
3883                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
3884                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
3885         }
3886
3887         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3888 }
3889
3890 static int
3891 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3892
3893 /*
3894  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3895  * 1) keep things fair between processes/task groups
3896  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3897  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3898  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3899  */
3900 static struct sched_entity *
3901 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3902 {
3903         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3904         struct sched_entity *se;
3905
3906         /*
3907          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3908          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3909          */
3910         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3911                 left = curr;
3912
3913         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3914
3915         /*
3916          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3917          * be done without getting too unfair.
3918          */
3919         if (cfs_rq->skip == se) {
3920                 struct sched_entity *second;
3921
3922                 if (se == curr) {
3923                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3924                 } else {
3925                         second = __pick_next_entity(se);
3926                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3927                                 second = curr;
3928                 }
3929
3930                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3931                         se = second;
3932         }
3933
3934         /*
3935          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3936          */
3937         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3938                 se = cfs_rq->last;
3939
3940         /*
3941          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3942          */
3943         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3944                 se = cfs_rq->next;
3945
3946         clear_buddies(cfs_rq, se);
3947
3948         return se;
3949 }
3950
3951 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3952
3953 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3954 {
3955         /*
3956          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3957          * was not called and update_curr() has to be done:
3958          */
3959         if (prev->on_rq)
3960                 update_curr(cfs_rq);
3961
3962         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3963         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3964
3965         check_spread(cfs_rq, prev);
3966
3967         if (prev->on_rq) {
3968                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3969                 /* Put 'current' back into the tree. */
3970                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3971                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3972                 update_load_avg(prev, 0);
3973         }
3974         cfs_rq->curr = NULL;
3975 }
3976
3977 static void
3978 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3979 {
3980         /*
3981          * Update run-time statistics of the 'current'.
3982          */
3983         update_curr(cfs_rq);
3984
3985         /*
3986          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3987          */
3988         update_load_avg(curr, UPDATE_TG);
3989         update_cfs_shares(curr);
3990
3991 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3992         /*
3993          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3994          * validating it and just reschedule.
3995          */
3996         if (queued) {
3997                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3998                 return;
3999         }
4000         /*
4001          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
4002          */
4003         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
4004                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
4005                 return;
4006 #endif
4007
4008         if (cfs_rq->nr_running > 1)
4009                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
4010 }
4011
4012
4013 /**************************************************
4014  * CFS bandwidth control machinery
4015  */
4016
4017 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
4018
4019 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
4020 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
4021
4022 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
4023 {
4024         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
4025 }
4026
4027 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
4028 {
4029         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
4030 }
4031
4032 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
4033 {
4034         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
4035 }
4036 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
4037 static bool cfs_bandwidth_used(void)
4038 {
4039         return true;
4040 }
4041
4042 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
4043 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
4044 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
4045
4046 /*
4047  * default period for cfs group bandwidth.
4048  * default: 0.1s, units: nanoseconds
4049  */
4050 static inline u64 default_cfs_period(void)
4051 {
4052         return 100000000ULL;
4053 }
4054
4055 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
4056 {
4057         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
4058 }
4059
4060 /*
4061  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4062  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4063  * additional synchronization around rq->lock.
4064  *
4065  * requires cfs_b->lock
4066  */
4067 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4068 {
4069         u64 now;
4070
4071         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4072                 return;
4073
4074         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4075         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4076         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4077 }
4078
4079 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4080 {
4081         return &tg->cfs_bandwidth;
4082 }
4083
4084 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4085 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4086 {
4087         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4088                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4089
4090         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4091 }
4092
4093 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4094 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4095 {
4096         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4097         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4098         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4099
4100         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4101         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4102
4103         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4104         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4105                 amount = min_amount;
4106         else {
4107                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4108
4109                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4110                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4111                         cfs_b->runtime -= amount;
4112                         cfs_b->idle = 0;
4113                 }
4114         }
4115         expires = cfs_b->runtime_expires;
4116         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4117
4118         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4119         /*
4120          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4121          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4122          * issued.
4123          */
4124         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
4125                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4126
4127         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4128 }
4129
4130 /*
4131  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4132  * fact that rq->clock snapshots this value.
4133  */
4134 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4135 {
4136         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4137
4138         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4139         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4140                 return;
4141
4142         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4143                 return;
4144
4145         /*
4146          * If the local deadline has passed we have to consider the
4147          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4148          * has not truly expired.
4149          *
4150          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4151          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
4152          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
4153          * exact equality, so a partial write will still work.
4154          */
4155
4156         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
4157                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4158                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4159         } else {
4160                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4161                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4162         }
4163 }
4164
4165 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4166 {
4167         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4168         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4169         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4170
4171         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4172                 return;
4173
4174         /*
4175          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4176          * hierarchy can be throttled
4177          */
4178         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4179                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4180 }
4181
4182 static __always_inline
4183 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4184 {
4185         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4186                 return;
4187
4188         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4189 }
4190
4191 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4192 {
4193         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4194 }
4195
4196 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4197 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4198 {
4199         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4200 }
4201
4202 /*
4203  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4204  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4205  * load-balance operations.
4206  */
4207 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4208                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4209 {
4210         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4211
4212         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4213         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4214
4215         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4216                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4217 }
4218
4219 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4220 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4221 {
4222         struct rq *rq = data;
4223         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4224
4225         cfs_rq->throttle_count--;
4226         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4227                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4228                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4229                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4230         }
4231
4232         return 0;
4233 }
4234
4235 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4236 {
4237         struct rq *rq = data;
4238         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4239
4240         /* group is entering throttled state, stop time */
4241         if (!cfs_rq->throttle_count)
4242                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4243         cfs_rq->throttle_count++;
4244
4245         return 0;
4246 }
4247
4248 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4249 {
4250         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4251         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4252         struct sched_entity *se;
4253         long task_delta, dequeue = 1;
4254         bool empty;
4255
4256         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4257
4258         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4259         rcu_read_lock();
4260         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4261         rcu_read_unlock();
4262
4263         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4264         for_each_sched_entity(se) {
4265                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4266                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4267                 if (!se->on_rq)
4268                         break;
4269
4270                 if (dequeue)
4271                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4272                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4273
4274                 if (qcfs_rq->load.weight)
4275                         dequeue = 0;
4276         }
4277
4278         if (!se)
4279                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4280
4281         cfs_rq->throttled = 1;
4282         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4283         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4284         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4285
4286         /*
4287          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4288          * distribute_cfs_runtime will not see us
4289          */
4290         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4291
4292         /*
4293          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4294          * timer is running.
4295          */
4296         if (empty)
4297                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4298
4299         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4300 }
4301
4302 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4303 {
4304         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4305         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4306         struct sched_entity *se;
4307         int enqueue = 1;
4308         long task_delta;
4309
4310         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4311
4312         cfs_rq->throttled = 0;
4313
4314         update_rq_clock(rq);
4315
4316         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4317         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4318         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4319         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4320
4321         /* update hierarchical throttle state */
4322         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4323
4324         if (!cfs_rq->load.weight)
4325                 return;
4326
4327         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4328         for_each_sched_entity(se) {
4329                 if (se->on_rq)
4330                         enqueue = 0;
4331
4332                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4333                 if (enqueue)
4334                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4335                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4336
4337                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4338                         break;
4339         }
4340
4341         if (!se)
4342                 add_nr_running(rq, task_delta);
4343
4344         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4345         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4346                 resched_curr(rq);
4347 }
4348
4349 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4350                 u64 remaining, u64 expires)
4351 {
4352         struct cfs_rq *cfs_rq;
4353         u64 runtime;
4354         u64 starting_runtime = remaining;
4355
4356         rcu_read_lock();
4357         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4358                                 throttled_list) {
4359                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4360                 struct rq_flags rf;
4361
4362                 rq_lock(rq, &rf);
4363                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4364                         goto next;
4365
4366                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4367                 if (runtime > remaining)
4368                         runtime = remaining;
4369                 remaining -= runtime;
4370
4371                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4372                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4373
4374                 /* we check whether we're throttled above */
4375                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4376                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4377
4378 next:
4379                 rq_unlock(rq, &rf);
4380
4381                 if (!remaining)
4382                         break;
4383         }
4384         rcu_read_unlock();
4385
4386         return starting_runtime - remaining;
4387 }
4388
4389 /*
4390  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4391  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4392  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4393  * used to track this state.
4394  */
4395 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4396 {
4397         u64 runtime, runtime_expires;
4398         int throttled;
4399
4400         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4401         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4402                 goto out_deactivate;
4403
4404         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4405         cfs_b->nr_periods += overrun;
4406
4407         /*
4408          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4409          * we're going inactive then everything else can be deferred
4410          */
4411         if (cfs_b->idle && !throttled)
4412                 goto out_deactivate;
4413
4414         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4415
4416         if (!throttled) {
4417                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4418                 cfs_b->idle = 1;
4419                 return 0;
4420         }
4421
4422         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4423         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4424
4425         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4426
4427         /*
4428          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4429          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4430          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4431          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4432          * only by limited amounts in that extreme case.
4433          */
4434         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4435                 runtime = cfs_b->runtime;
4436                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4437                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4438                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4439                                                  runtime_expires);
4440                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4441
4442                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4443
4444                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4445         }
4446
4447         /*
4448          * While we are ensured activity in the period following an
4449          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4450          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4451          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4452          */
4453         cfs_b->idle = 0;
4454
4455         return 0;
4456
4457 out_deactivate:
4458         return 1;
4459 }
4460
4461 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4462 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4463 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4464 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4465 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4466 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4467
4468 /*
4469  * Are we near the end of the current quota period?
4470  *
4471  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4472  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4473  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4474  */
4475 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4476 {
4477         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4478         u64 remaining;
4479
4480         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4481         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4482                 return 1;
4483
4484         /* is a quota refresh about to occur? */
4485         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4486         if (remaining < min_expire)
4487                 return 1;
4488
4489         return 0;
4490 }
4491
4492 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4493 {
4494         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4495
4496         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4497         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4498                 return;
4499
4500         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4501                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4502                         HRTIMER_MODE_REL);
4503 }
4504
4505 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4506 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4507 {
4508         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4509         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4510
4511         if (slack_runtime <= 0)
4512                 return;
4513
4514         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4515         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4516             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4517                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4518
4519                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4520                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4521                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4522                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4523         }
4524         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4525
4526         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4527         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4528 }
4529
4530 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4531 {
4532         if (!cfs_bandwidth_used())
4533                 return;
4534
4535         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4536                 return;
4537
4538         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4539 }
4540
4541 /*
4542  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4543  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4544  */
4545 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4546 {
4547         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4548         u64 expires;
4549
4550         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4551         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4552         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4553                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4554                 return;
4555         }
4556
4557         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4558                 runtime = cfs_b->runtime;
4559
4560         expires = cfs_b->runtime_expires;
4561         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4562
4563         if (!runtime)
4564                 return;
4565
4566         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4567
4568         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4569         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4570                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4571         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4572 }
4573
4574 /*
4575  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4576  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4577  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4578  */
4579 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4580 {
4581         if (!cfs_bandwidth_used())
4582                 return;
4583
4584         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4585         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4586                 return;
4587
4588         /* ensure the group is not already throttled */
4589         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4590                 return;
4591
4592         /* update runtime allocation */
4593         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4594         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4595                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4596 }
4597
4598 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4599 {
4600         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4601
4602         if (!cfs_bandwidth_used())
4603                 return;
4604
4605         if (!tg->parent)
4606                 return;
4607
4608         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4609         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4610
4611         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4612         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4613 }
4614
4615 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4616 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4617 {
4618         if (!cfs_bandwidth_used())
4619                 return false;
4620
4621         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4622                 return false;
4623
4624         /*
4625          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4626          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4627          */
4628         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4629                 return true;
4630
4631         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4632         return true;
4633 }
4634
4635 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4636 {
4637         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4638                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4639
4640         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4641
4642         return HRTIMER_NORESTART;
4643 }
4644
4645 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4646 {
4647         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4648                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4649         int overrun;
4650         int idle = 0;
4651
4652         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4653         for (;;) {
4654                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4655                 if (!overrun)
4656                         break;
4657
4658                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4659         }
4660         if (idle)
4661                 cfs_b->period_active = 0;
4662         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4663
4664         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4665 }
4666
4667 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4668 {
4669         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4670         cfs_b->runtime = 0;
4671         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4672         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4673
4674         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4675         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4676         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4677         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4678         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4679 }
4680
4681 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4682 {
4683         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4684         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4685 }
4686
4687 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4688 {
4689         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4690
4691         if (!cfs_b->period_active) {
4692                 cfs_b->period_active = 1;
4693                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4694                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4695         }
4696 }
4697
4698 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4699 {
4700         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4701         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4702                 return;
4703
4704         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4705         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4706 }
4707
4708 /*
4709  * Both these cpu hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
4710  *
4711  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
4712  * bits doesn't do much.
4713  */
4714
4715 /* cpu online calback */
4716 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4717 {
4718         struct task_group *tg;
4719
4720         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4721
4722         rcu_read_lock();
4723         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4724                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
4725                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4726
4727                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4728                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4729                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4730         }
4731         rcu_read_unlock();
4732 }
4733
4734 /* cpu offline callback */
4735 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4736 {
4737         struct task_group *tg;
4738
4739         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4740
4741         rcu_read_lock();
4742         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4743                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4744
4745                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4746                         continue;
4747
4748                 /*
4749                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4750                  * there's some valid quota amount
4751                  */
4752                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4753                 /*
4754                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4755                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4756                  */
4757                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4758
4759                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4760                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4761         }
4762         rcu_read_unlock();
4763 }
4764
4765 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4766 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4767 {
4768         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4769 }
4770
4771 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4772 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4773 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4774 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4775 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4776
4777 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4778 {
4779         return 0;
4780 }
4781
4782 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4783 {
4784         return 0;
4785 }
4786
4787 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4788                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4789 {
4790         return 0;
4791 }
4792
4793 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4794
4795 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4796 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4797 #endif
4798
4799 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4800 {
4801         return NULL;
4802 }
4803 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4804 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4805 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4806
4807 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4808
4809 /**************************************************
4810  * CFS operations on tasks:
4811  */
4812
4813 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4814 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4815 {
4816         struct sched_entity *se = &p->se;
4817         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4818
4819         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4820
4821         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
4822                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4823                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4824                 s64 delta = slice - ran;
4825
4826                 if (delta < 0) {
4827                         if (rq->curr == p)
4828                                 resched_curr(rq);
4829                         return;
4830                 }
4831                 hrtick_start(rq, delta);
4832         }
4833 }
4834
4835 /*
4836  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4837  * current task is from our class and nr_running is low enough
4838  * to matter.
4839  */
4840 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4841 {
4842         struct task_struct *curr = rq->curr;
4843
4844         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4845                 return;
4846
4847         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4848                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4849 }
4850 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4851 static inline void
4852 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4853 {
4854 }
4855
4856 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4857 {
4858 }
4859 #endif
4860
4861 /*
4862  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4863  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4864  * then put the task into the rbtree:
4865  */
4866 static void
4867 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4868 {
4869         struct cfs_rq *cfs_rq;
4870         struct sched_entity *se = &p->se;
4871
4872         /*
4873          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4874          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4875          * passed.
4876          */
4877         if (p->in_iowait)
4878                 cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4879
4880         for_each_sched_entity(se) {
4881                 if (se->on_rq)
4882                         break;
4883                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4884                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4885
4886                 /*
4887                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4888                  *
4889                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4890                  * post the final h_nr_running increment below.
4891                  */
4892                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4893                         break;
4894                 cfs_rq->h_nr_running++;
4895
4896                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4897         }
4898
4899         for_each_sched_entity(se) {
4900                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4901                 cfs_rq->h_nr_running++;
4902
4903                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4904                         break;
4905
4906                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4907                 update_cfs_shares(se);
4908         }
4909
4910         if (!se)
4911                 add_nr_running(rq, 1);
4912
4913         hrtick_update(rq);
4914 }
4915
4916 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4917
4918 /*
4919  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4920  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4921  * update the fair scheduling stats:
4922  */
4923 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4924 {
4925         struct cfs_rq *cfs_rq;
4926         struct sched_entity *se = &p->se;
4927         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4928
4929         for_each_sched_entity(se) {
4930                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4931                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4932
4933                 /*
4934                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4935                  *
4936                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4937                  * post the final h_nr_running decrement below.
4938                 */
4939                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4940                         break;
4941                 cfs_rq->h_nr_running--;
4942
4943                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4944                 if (cfs_rq->load.weight) {
4945                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4946                         se = parent_entity(se);
4947                         /*
4948                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4949                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4950                          */
4951                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4952                                 set_next_buddy(se);
4953                         break;
4954                 }
4955                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4956         }
4957
4958         for_each_sched_entity(se) {
4959                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4960                 cfs_rq->h_nr_running--;
4961
4962                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4963                         break;
4964
4965                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4966                 update_cfs_shares(se);
4967         }
4968
4969         if (!se)
4970                 sub_nr_running(rq, 1);
4971
4972         hrtick_update(rq);
4973 }
4974
4975 #ifdef CONFIG_SMP
4976
4977 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
4978 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
4979 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
4980
4981 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4982 /*
4983  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4984  */
4985
4986 /*
4987  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4988  *
4989  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4990  *
4991  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4992  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4993  *
4994  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4995  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4996  *
4997  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4998  *
4999  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
5000  *
5001  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
5002  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
5003  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
5004  * fixed_power_int())
5005  *
5006  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
5007  */
5008 #define DEGRADE_SHIFT           7
5009
5010 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
5011 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
5012         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
5013         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
5014         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
5015         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
5016         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
5017 };
5018
5019 /*
5020  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
5021  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
5022  * adding any new load.
5023  */
5024 static unsigned long
5025 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
5026 {
5027         int j = 0;
5028
5029         if (!missed_updates)
5030                 return load;
5031
5032         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
5033                 return 0;
5034
5035         if (idx == 1)
5036                 return load >> missed_updates;
5037
5038         while (missed_updates) {
5039                 if (missed_updates % 2)
5040                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
5041
5042                 missed_updates >>= 1;
5043                 j++;
5044         }
5045         return load;
5046 }
5047 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5048
5049 /**
5050  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
5051  * @this_rq: The rq to update statistics for
5052  * @this_load: The current load
5053  * @pending_updates: The number of missed updates
5054  *
5055  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
5056  * scheduler tick (TICK_NSEC).
5057  *
5058  * This function computes a decaying average:
5059  *
5060  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5061  *
5062  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5063  * the @pending_updates argument.
5064  *
5065  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5066  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5067  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5068  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5069  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5070  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5071  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5072  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5073  *
5074  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5075  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5076  *
5077  * For regular NOHZ, this reduces to:
5078  *
5079  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5080  *
5081  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5082  * term.
5083  */
5084 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5085                             unsigned long pending_updates)
5086 {
5087         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5088         int i, scale;
5089
5090         this_rq->nr_load_updates++;
5091
5092         /* Update our load: */
5093         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5094         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5095                 unsigned long old_load, new_load;
5096
5097                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5098
5099                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5100 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5101                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5102                 if (tickless_load) {
5103                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5104                         /*
5105                          * old_load can never be a negative value because a
5106                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5107                          * original tickless_load.
5108                          */
5109                         old_load += tickless_load;
5110                 }
5111 #endif
5112                 new_load = this_load;
5113                 /*
5114                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5115                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5116                  * example.
5117                  */
5118                 if (new_load > old_load)
5119                         new_load += scale - 1;
5120
5121                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5122         }
5123
5124         sched_avg_update(this_rq);
5125 }
5126
5127 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5128 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
5129 {
5130         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
5131 }
5132
5133 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5134 /*
5135  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5136  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
5137  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5138  *
5139  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5140  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5141  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5142  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5143  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5144  *
5145  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5146  */
5147
5148 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5149                                  unsigned long curr_jiffies,
5150                                  unsigned long load)
5151 {
5152         unsigned long pending_updates;
5153
5154         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5155         if (pending_updates) {
5156                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5157                 /*
5158                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5159                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5160                  * its weighted load.
5161                  */
5162                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5163         }
5164 }
5165
5166 /*
5167  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5168  * idle balance.
5169  */
5170 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5171 {
5172         /*
5173          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5174          */
5175         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
5176                 return;
5177
5178         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5179 }
5180
5181 /*
5182  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5183  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5184  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5185  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5186  */
5187 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5188 {
5189         struct rq *this_rq = this_rq();
5190
5191         /*
5192          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5193          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5194          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5195          */
5196         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5197 }
5198
5199 /*
5200  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5201  */
5202 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5203 {
5204         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5205         struct rq *this_rq = this_rq();
5206         unsigned long load;
5207         struct rq_flags rf;
5208
5209         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5210                 return;
5211
5212         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5213         rq_lock(this_rq, &rf);
5214         update_rq_clock(this_rq);
5215         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5216         rq_unlock(this_rq, &rf);
5217 }
5218 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5219 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5220                                         unsigned long curr_jiffies,
5221                                         unsigned long load) { }
5222 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5223
5224 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5225 {
5226 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5227         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5228         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5229 #endif
5230         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5231 }
5232
5233 /*
5234  * Called from scheduler_tick()
5235  */
5236 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5237 {
5238         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5239
5240         if (tick_nohz_tick_stopped())
5241                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5242         else
5243                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5244 }
5245
5246 /*
5247  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
5248  * according to the scheduling class and "nice" value.
5249  *
5250  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5251  * balance conservatively.
5252  */
5253 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5254 {
5255         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5256         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5257
5258         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5259                 return total;
5260
5261         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5262 }
5263
5264 /*
5265  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
5266  * according to the scheduling class and "nice" value.
5267  */
5268 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5269 {
5270         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5271         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5272
5273         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5274                 return total;
5275
5276         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5277 }
5278
5279 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5280 {
5281         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5282 }
5283
5284 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5285 {
5286         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5287 }
5288
5289 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5290 {
5291         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5292         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5293         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
5294
5295         if (nr_running)
5296                 return load_avg / nr_running;
5297
5298         return 0;
5299 }
5300
5301 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5302 /*
5303  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
5304  *
5305  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
5306  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
5307  * can calculate the shift in shares.
5308  *
5309  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
5310  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
5311  * total group weight.
5312  *
5313  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
5314  * distribution (s_i) using:
5315  *
5316  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
5317  *
5318  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
5319  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
5320  * shares distribution (s_i):
5321  *
5322  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
5323  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
5324  *
5325  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
5326  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
5327  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
5328  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
5329  *
5330  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
5331  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
5332  *
5333  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
5334  *
5335  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
5336  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
5337  * weight and shares distributions like:
5338  *
5339  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
5340  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
5341  *
5342  * We can then compute the difference in effective weight by using:
5343  *
5344  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
5345  *
5346  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
5347  *
5348  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
5349  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
5350  * 4/7) times the weight of the group.
5351  */
5352 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5353 {
5354         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5355
5356         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
5357                 return wl;
5358
5359         for_each_sched_entity(se) {
5360                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
5361                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5362
5363                 tg = cfs_rq->tg;
5364
5365                 /*
5366                  * W = @wg + \Sum rw_j
5367                  */
5368                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
5369
5370                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
5371                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
5372                 W += w;
5373
5374                 /*
5375                  * w = rw_i + @wl
5376                  */
5377                 w += wl;
5378
5379                 /*
5380                  * wl = S * s'_i; see (2)
5381                  */
5382                 if (W > 0 && w < W)
5383                         wl = (w * (long)scale_load_down(tg->shares)) / W;
5384                 else
5385                         wl = scale_load_down(tg->shares);
5386
5387                 /*
5388                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
5389                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
5390                  * calc_cfs_shares().
5391                  */
5392                 if (wl < MIN_SHARES)
5393                         wl = MIN_SHARES;
5394
5395                 /*
5396                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
5397                  */
5398                 wl -= se->avg.load_avg;
5399
5400                 /*
5401                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
5402                  * the final effective load change on the root group. Since
5403                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
5404                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
5405                  * resulting from this level per the above.
5406                  */
5407                 wg = 0;
5408         }
5409
5410         return wl;
5411 }
5412 #else
5413
5414 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5415 {
5416         return wl;
5417 }
5418
5419 #endif
5420
5421 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5422 {
5423         /*
5424          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5425          * jiffy will not have built up many flips.
5426          */
5427         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5428                 current->wakee_flips >>= 1;
5429                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5430         }
5431
5432         if (current->last_wakee != p) {
5433                 current->last_wakee = p;
5434                 current->wakee_flips++;
5435         }
5436 }
5437
5438 /*
5439  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5440  *
5441  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5442  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5443  *
5444  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5445  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5446  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5447  *
5448  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5449  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5450  *
5451  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5452  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5453  * socket size.
5454  */
5455 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5456 {
5457         unsigned int master = current->wakee_flips;
5458         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5459         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5460
5461         if (master < slave)
5462                 swap(master, slave);
5463         if (slave < factor || master < slave * factor)
5464                 return 0;
5465         return 1;
5466 }
5467
5468 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5469                        int prev_cpu, int sync)
5470 {
5471         int this_cpu = smp_processor_id();
5472         bool affine = false;
5473
5474         /*
5475          * Common case: CPUs are in the same socket, and select_idle_sibling()
5476          * will do its thing regardless of what we return:
5477          */
5478         if (cpus_share_cache(prev_cpu, this_cpu))
5479                 affine = true;
5480         else
5481                 affine = numa_wake_affine(sd, p, this_cpu, prev_cpu, sync);
5482
5483         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5484         if (affine) {
5485                 schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5486                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5487         }
5488
5489         return affine;
5490 }
5491
5492 static inline int task_util(struct task_struct *p);
5493 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5494
5495 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5496 {
5497         return capacity_orig_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p);
5498 }
5499
5500 /*
5501  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5502  * domain.
5503  */
5504 static struct sched_group *
5505 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5506                   int this_cpu, int sd_flag)
5507 {
5508         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5509         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5510         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX, this_runnable_load = 0;
5511         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = 0;
5512         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5513         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5514         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5515         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5516                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5517
5518         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5519                 load_idx = sd->wake_idx;
5520
5521         do {
5522                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5523                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5524                 int local_group;
5525                 int i;
5526
5527                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5528                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5529                                         &p->cpus_allowed))
5530                         continue;
5531
5532                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5533                                                sched_group_span(group));
5534
5535                 /*
5536                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5537                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5538                  */
5539                 avg_load = 0;
5540                 runnable_load = 0;
5541                 max_spare_cap = 0;
5542
5543                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5544                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5545                         if (local_group)
5546                                 load = source_load(i, load_idx);
5547                         else
5548                                 load = target_load(i, load_idx);
5549
5550                         runnable_load += load;
5551
5552                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5553
5554                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5555
5556                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5557                                 max_spare_cap = spare_cap;
5558                 }
5559
5560                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5561                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5562                                         group->sgc->capacity;
5563                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5564                                         group->sgc->capacity;
5565
5566                 if (local_group) {
5567                         this_runnable_load = runnable_load;
5568                         this_avg_load = avg_load;
5569                         this_spare = max_spare_cap;
5570                 } else {
5571                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5572                                 /*
5573                                  * The runnable load is significantly smaller
5574                                  * so we can pick this new cpu
5575                                  */
5576                                 min_runnable_load = runnable_load;
5577                                 min_avg_load = avg_load;
5578                                 idlest = group;
5579                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5580                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5581                                 /*
5582                                  * The runnable loads are close so take the
5583                                  * blocked load into account through avg_load.
5584                                  */
5585                                 min_avg_load = avg_load;
5586                                 idlest = group;
5587                         }
5588
5589                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5590                                 most_spare = max_spare_cap;
5591                                 most_spare_sg = group;
5592                         }
5593                 }
5594         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5595
5596         /*
5597          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5598          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5599          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5600          * so we allow for some task stuffing by using
5601          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5602          *
5603          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5604          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5605          * utilization.
5606          */
5607         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5608                 goto skip_spare;
5609
5610         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5611             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5612                 return NULL;
5613
5614         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5615                 return most_spare_sg;
5616
5617 skip_spare:
5618         if (!idlest)
5619                 return NULL;
5620
5621         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5622                 return NULL;
5623
5624         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5625              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5626                 return NULL;
5627
5628         return idlest;
5629 }
5630
5631 /*
5632  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5633  */
5634 static int
5635 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5636 {
5637         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5638         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5639         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5640         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5641         int shallowest_idle_cpu = -1;
5642         int i;
5643
5644         /* Check if we have any choice: */
5645         if (group->group_weight == 1)
5646                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5647
5648         /* Traverse only the allowed CPUs */
5649         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5650                 if (idle_cpu(i)) {
5651                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5652                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5653                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5654                                 /*
5655                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5656                                  * has the smallest exit latency irrespective
5657                                  * of any idle timestamp.
5658                                  */
5659                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5660                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5661                                 shallowest_idle_cpu = i;
5662                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5663                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5664                                 /*
5665                                  * If equal or no active idle state, then
5666                                  * the most recently idled CPU might have
5667                                  * a warmer cache.
5668                                  */
5669                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5670                                 shallowest_idle_cpu = i;
5671                         }
5672                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5673                         load = weighted_cpuload(i);
5674                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5675                                 min_load = load;
5676                                 least_loaded_cpu = i;
5677                         }
5678                 }
5679         }
5680
5681         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5682 }
5683
5684 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5685
5686 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5687 {
5688         struct sched_domain_shared *sds;
5689
5690         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5691         if (sds)
5692                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5693 }
5694
5695 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5696 {
5697         struct sched_domain_shared *sds;
5698
5699         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5700         if (sds)
5701                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5702
5703         return def;
5704 }
5705
5706 /*
5707  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5708  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5709  *
5710  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5711  * state should be fairly cheap.
5712  */
5713 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5714 {
5715         int core = cpu_of(rq);
5716         int cpu;
5717
5718         rcu_read_lock();
5719         if (test_idle_cores(core, true))
5720                 goto unlock;
5721
5722         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5723                 if (cpu == core)
5724                         continue;
5725
5726                 if (!idle_cpu(cpu))
5727                         goto unlock;
5728         }
5729
5730         set_idle_cores(core, 1);
5731 unlock:
5732         rcu_read_unlock();
5733 }
5734
5735 /*
5736  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5737  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5738  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5739  */
5740 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5741 {
5742         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5743         int core, cpu;
5744
5745         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5746                 return -1;
5747
5748         if (!test_idle_cores(target, false))
5749                 return -1;
5750
5751         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
5752
5753         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
5754                 bool idle = true;
5755
5756                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5757                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5758                         if (!idle_cpu(cpu))
5759                                 idle = false;
5760                 }
5761
5762                 if (idle)
5763                         return core;
5764         }
5765
5766         /*
5767          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5768          */
5769         set_idle_cores(target, 0);
5770
5771         return -1;
5772 }
5773
5774 /*
5775  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5776  */
5777 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5778 {
5779         int cpu;
5780
5781         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5782                 return -1;
5783
5784         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5785                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5786                         continue;
5787                 if (idle_cpu(cpu))
5788                         return cpu;
5789         }
5790
5791         return -1;
5792 }
5793
5794 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5795
5796 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5797 {
5798         return -1;
5799 }
5800
5801 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5802 {
5803         return -1;
5804 }
5805
5806 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5807
5808 /*
5809  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5810  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5811  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5812  */
5813 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5814 {
5815         struct sched_domain *this_sd;
5816         u64 avg_cost, avg_idle;
5817         u64 time, cost;
5818         s64 delta;
5819         int cpu, nr = INT_MAX;
5820
5821         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5822         if (!this_sd)
5823                 return -1;
5824
5825         /*
5826          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5827          * particularly is sensitive here.
5828          */
5829         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
5830         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
5831
5832         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
5833                 return -1;
5834
5835         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
5836                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
5837                 if (span_avg > 4*avg_cost)
5838                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
5839                 else
5840                         nr = 4;
5841         }
5842
5843         time = local_clock();
5844
5845         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
5846                 if (!--nr)
5847                         return -1;
5848                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5849                         continue;
5850                 if (idle_cpu(cpu))
5851                         break;
5852         }
5853
5854         time = local_clock() - time;
5855         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5856         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5857         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5858
5859         return cpu;
5860 }
5861
5862 /*
5863  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5864  */
5865 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5866 {
5867         struct sched_domain *sd;
5868         int i;
5869
5870         if (idle_cpu(target))
5871                 return target;
5872
5873         /*
5874          * If the previous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5875          */
5876         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5877                 return prev;
5878
5879         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5880         if (!sd)
5881                 return target;
5882
5883         i = select_idle_core(p, sd, target);
5884         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5885                 return i;
5886
5887         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
5888         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5889                 return i;
5890
5891         i = select_idle_smt(p, sd, target);
5892         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5893                 return i;
5894
5895         return target;
5896 }
5897
5898 /*
5899  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5900  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5901  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5902  * CFS task (ie cpu_capacity).
5903  *
5904  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5905  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5906  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5907  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5908  * (arch_scale_freq_capacity()).
5909  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5910  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5911  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5912  *
5913  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5914  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5915  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5916  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5917  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5918  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5919  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5920  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5921  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5922  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5923  */
5924 static int cpu_util(int cpu)
5925 {
5926         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5927         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5928
5929         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5930 }
5931
5932 static inline int task_util(struct task_struct *p)
5933 {
5934         return p->se.avg.util_avg;
5935 }
5936
5937 /*
5938  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
5939  * the waking task p removed.
5940  */
5941 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5942 {
5943         unsigned long util, capacity;
5944
5945         /* Task has no contribution or is new */
5946         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
5947                 return cpu_util(cpu);
5948
5949         capacity = capacity_orig_of(cpu);
5950         util = max_t(long, cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg - task_util(p), 0);
5951
5952         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5953 }
5954
5955 /*
5956  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5957  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5958  *
5959  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5960  * BALANCE_WAKE sort things out.
5961  */
5962 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5963 {
5964         long min_cap, max_cap;
5965
5966         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
5967         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
5968
5969         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
5970         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
5971                 return 0;
5972
5973         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
5974         sync_entity_load_avg(&p->se);
5975
5976         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
5977 }
5978
5979 /*
5980  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5981  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5982  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5983  *
5984  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5985  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5986  *
5987  * Returns the target cpu number.
5988  *
5989  * preempt must be disabled.
5990  */
5991 static int
5992 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5993 {
5994         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5995         int cpu = smp_processor_id();
5996         int new_cpu = prev_cpu;
5997         int want_affine = 0;
5998         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5999
6000         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
6001                 record_wakee(p);
6002                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6003                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
6004         }
6005
6006         rcu_read_lock();
6007         for_each_domain(cpu, tmp) {
6008                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6009                         break;
6010
6011                 /*
6012                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
6013                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6014                  */
6015                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6016                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6017                         affine_sd = tmp;
6018                         break;
6019                 }
6020
6021                 if (tmp->flags & sd_flag)
6022                         sd = tmp;
6023                 else if (!want_affine)
6024                         break;
6025         }
6026
6027         if (affine_sd) {
6028                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6029                 if (cpu == prev_cpu)
6030                         goto pick_cpu;
6031
6032                 if (wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
6033                         new_cpu = cpu;
6034         }
6035
6036         if (!sd) {
6037  pick_cpu:
6038                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
6039                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6040
6041         } else while (sd) {
6042                 struct sched_group *group;
6043                 int weight;
6044
6045                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6046                         sd = sd->child;
6047                         continue;
6048                 }
6049
6050                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6051                 if (!group) {
6052                         sd = sd->child;
6053                         continue;
6054                 }
6055
6056                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
6057                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
6058                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6059                         sd = sd->child;
6060                         continue;
6061                 }
6062
6063                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6064                 cpu = new_cpu;
6065                 weight = sd->span_weight;
6066                 sd = NULL;
6067                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6068                         if (weight <= tmp->span_weight)
6069                                 break;
6070                         if (tmp->flags & sd_flag)
6071                                 sd = tmp;
6072                 }
6073                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6074         }
6075         rcu_read_unlock();
6076
6077         return new_cpu;
6078 }
6079
6080 /*
6081  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6082  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6083  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6084  */
6085 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6086 {
6087         /*
6088          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6089          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6090          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6091          * the task on the new runqueue.
6092          */
6093         if (p->state == TASK_WAKING) {
6094                 struct sched_entity *se = &p->se;
6095                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6096                 u64 min_vruntime;
6097
6098 #ifndef CONFIG_64BIT
6099                 u64 min_vruntime_copy;
6100
6101                 do {
6102                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6103                         smp_rmb();
6104                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6105                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6106 #else
6107                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6108 #endif
6109
6110                 se->vruntime -= min_vruntime;
6111         }
6112
6113         /*
6114          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
6115          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
6116          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
6117          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6118          * load sounds not bad.
6119          */
6120         remove_entity_load_avg(&p->se);
6121
6122         /* Tell new CPU we are migrated */
6123         p->se.avg.last_update_time = 0;
6124
6125         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6126         p->se.exec_start = 0;
6127 }
6128
6129 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6130 {
6131         remove_entity_load_avg(&p->se);
6132 }
6133 #endif /* CONFIG_SMP */
6134
6135 static unsigned long
6136 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6137 {
6138         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6139
6140         /*
6141          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6142          * to virtual-time in his units.
6143          *
6144          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6145          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6146          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6147          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6148          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6149          *
6150          * This is especially important for buddies when the leftmost
6151          * task is higher priority than the buddy.
6152          */
6153         return calc_delta_fair(gran, se);
6154 }
6155
6156 /*
6157  * Should 'se' preempt 'curr'.
6158  *
6159  *             |s1
6160  *        |s2
6161  *   |s3
6162  *         g
6163  *      |<--->|c
6164  *
6165  *  w(c, s1) = -1
6166  *  w(c, s2) =  0
6167  *  w(c, s3) =  1
6168  *
6169  */
6170 static int
6171 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6172 {
6173         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6174
6175         if (vdiff <= 0)
6176                 return -1;
6177
6178         gran = wakeup_gran(curr, se);
6179         if (vdiff > gran)
6180                 return 1;
6181
6182         return 0;
6183 }
6184
6185 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6186 {
6187         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6188                 return;
6189
6190         for_each_sched_entity(se) {
6191                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6192                         return;
6193                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6194         }
6195 }
6196
6197 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6198 {
6199         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6200                 return;
6201
6202         for_each_sched_entity(se) {
6203                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6204                         return;
6205                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6206         }
6207 }
6208
6209 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6210 {
6211         for_each_sched_entity(se)
6212                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6213 }
6214
6215 /*
6216  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6217  */
6218 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6219 {
6220         struct task_struct *curr = rq->curr;
6221         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6222         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6223         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6224         int next_buddy_marked = 0;
6225
6226         if (unlikely(se == pse))
6227                 return;
6228
6229         /*
6230          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6231          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6232          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6233          * next-buddy nomination below.
6234          */
6235         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6236                 return;
6237
6238         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6239                 set_next_buddy(pse);
6240                 next_buddy_marked = 1;
6241         }
6242
6243         /*
6244          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6245          * wake up path.
6246          *
6247          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6248          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6249          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6250          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6251          * below.
6252          */
6253         if (test_tsk_need_resched(curr))
6254                 return;
6255
6256         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6257         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6258             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6259                 goto preempt;
6260
6261         /*
6262          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6263          * is driven by the tick):
6264          */
6265         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6266                 return;
6267
6268         find_matching_se(&se, &pse);
6269         update_curr(cfs_rq_of(se));
6270         BUG_ON(!pse);
6271         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6272                 /*
6273                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6274                  * triggering this preemption.
6275                  */
6276                 if (!next_buddy_marked)
6277                         set_next_buddy(pse);
6278                 goto preempt;
6279         }
6280
6281         return;
6282
6283 preempt:
6284         resched_curr(rq);
6285         /*
6286          * Only set the backward buddy when the current task is still
6287          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6288          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6289          * point, either of which can * drop the rq lock.
6290          *
6291          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6292          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6293          */
6294         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6295                 return;
6296
6297         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6298                 set_last_buddy(se);
6299 }
6300
6301 static struct task_struct *
6302 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6303 {
6304         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6305         struct sched_entity *se;
6306         struct task_struct *p;
6307         int new_tasks;
6308
6309 again:
6310 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6311         if (!cfs_rq->nr_running)
6312                 goto idle;
6313
6314         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6315                 goto simple;
6316
6317         /*
6318          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6319          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6320          *
6321          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6322          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6323          */
6324
6325         do {
6326                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6327
6328                 /*
6329                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6330                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6331                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6332                  * forget we've ever seen it.
6333                  */
6334                 if (curr) {
6335                         if (curr->on_rq)
6336                                 update_curr(cfs_rq);
6337                         else
6338                                 curr = NULL;
6339
6340                         /*
6341                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6342                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6343                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
6344                          * be correct.
6345                          */
6346                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
6347                                 goto simple;
6348                 }
6349
6350                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6351                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6352         } while (cfs_rq);
6353
6354         p = task_of(se);
6355
6356         /*
6357          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6358          * is a different task than we started out with, try and touch the
6359          * least amount of cfs_rqs.
6360          */
6361         if (prev != p) {
6362                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6363
6364                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6365                         int se_depth = se->depth;
6366                         int pse_depth = pse->depth;
6367
6368                         if (se_depth <= pse_depth) {
6369                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6370                                 pse = parent_entity(pse);
6371                         }
6372                         if (se_depth >= pse_depth) {
6373                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6374                                 se = parent_entity(se);
6375                         }
6376                 }
6377
6378                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6379                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6380         }
6381
6382         if (hrtick_enabled(rq))
6383                 hrtick_start_fair(rq, p);
6384
6385         return p;
6386 simple:
6387         cfs_rq = &rq->cfs;
6388 #endif
6389
6390         if (!cfs_rq->nr_running)
6391                 goto idle;
6392
6393         put_prev_task(rq, prev);
6394
6395         do {
6396                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6397                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6398                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6399         } while (cfs_rq);
6400
6401         p = task_of(se);
6402
6403         if (hrtick_enabled(rq))
6404                 hrtick_start_fair(rq, p);
6405
6406         return p;
6407
6408 idle:
6409         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6410
6411         /*
6412          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6413          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6414          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6415          */
6416         if (new_tasks < 0)
6417                 return RETRY_TASK;
6418
6419         if (new_tasks > 0)
6420                 goto again;
6421
6422         return NULL;
6423 }
6424
6425 /*
6426  * Account for a descheduled task:
6427  */
6428 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6429 {
6430         struct sched_entity *se = &prev->se;
6431         struct cfs_rq *cfs_rq;
6432
6433         for_each_sched_entity(se) {
6434                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6435                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6436         }
6437 }
6438
6439 /*
6440  * sched_yield() is very simple
6441  *
6442  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6443  */
6444 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6445 {
6446         struct task_struct *curr = rq->curr;
6447         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6448         struct sched_entity *se = &curr->se;
6449
6450         /*
6451          * Are we the only task in the tree?
6452          */
6453         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6454                 return;
6455
6456         clear_buddies(cfs_rq, se);
6457
6458         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6459                 update_rq_clock(rq);
6460                 /*
6461                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6462                  */
6463                 update_curr(cfs_rq);
6464                 /*
6465                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6466                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6467                  * and double the fastpath cost.
6468                  */
6469                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6470         }
6471
6472         set_skip_buddy(se);
6473 }
6474
6475 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6476 {
6477         struct sched_entity *se = &p->se;
6478
6479         /* throttled hierarchies are not runnable */
6480         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6481                 return false;
6482
6483         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6484         set_next_buddy(se);
6485
6486         yield_task_fair(rq);
6487
6488         return true;
6489 }
6490
6491 #ifdef CONFIG_SMP
6492 /**************************************************
6493  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6494  *
6495  * BASICS
6496  *
6497  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6498  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6499  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6500  *
6501  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6502  *
6503  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6504  * W_i,0 is defined as:
6505  *
6506  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6507  *
6508  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6509  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6510  *
6511  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6512  * weight:
6513  *
6514  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6515  *
6516  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6517  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6518  * can also include other factors [XXX].
6519  *
6520  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6521  * directly from (1):
6522  *
6523  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6524  *
6525  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6526  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6527  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6528  *
6529  * [XXX expand on:
6530  *     - infeasible weights;
6531  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6532  *
6533  *
6534  * SCHED DOMAINS
6535  *
6536  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6537  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6538  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6539  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6540  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6541  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6542  * the groups.
6543  *
6544  * This yields:
6545  *
6546  *     log_2 n     1     n
6547  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6548  *     i = 0      2^i   2^i
6549  *                               `- size of each group
6550  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6551  *         |         `- freq
6552  *         `- sum over all levels
6553  *
6554  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6555  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6556  *
6557  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6558  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6559  *
6560  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6561  *
6562  *             log_2 n
6563  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6564  *             k = 0
6565  *
6566  * And you'll find that:
6567  *
6568  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6569  *
6570  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6571  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6572  * of:
6573  *
6574  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6575  *
6576  *
6577  * WORK CONSERVING
6578  *
6579  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6580  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6581  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6582  *
6583  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6584  * time.
6585  *
6586  * [XXX more?]
6587  *
6588  *
6589  * CGROUPS
6590  *
6591  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6592  *
6593  *                                s_k,i
6594  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6595  *                                 S_k
6596  *
6597  * Where
6598  *
6599  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6600  *
6601  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6602  *
6603  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6604  * property.
6605  *
6606  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6607  *      rewrite all of this once again.]
6608  */
6609
6610 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6611
6612 enum fbq_type { regular, remote, all };
6613
6614 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6615 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6616 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6617 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6618
6619 struct lb_env {
6620         struct sched_domain     *sd;
6621
6622         struct rq               *src_rq;
6623         int                     src_cpu;
6624
6625         int                     dst_cpu;
6626         struct rq               *dst_rq;
6627
6628         struct cpumask          *dst_grpmask;
6629         int                     new_dst_cpu;
6630         enum cpu_idle_type      idle;
6631         long                    imbalance;
6632         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6633         struct cpumask          *cpus;
6634
6635         unsigned int            flags;
6636
6637         unsigned int            loop;
6638         unsigned int            loop_break;
6639         unsigned int            loop_max;
6640
6641         enum fbq_type           fbq_type;
6642         struct list_head        tasks;
6643 };
6644
6645 /*
6646  * Is this task likely cache-hot:
6647  */
6648 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6649 {
6650         s64 delta;
6651
6652         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6653
6654         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6655                 return 0;
6656
6657         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6658                 return 0;
6659
6660         /*
6661          * Buddy candidates are cache hot:
6662          */
6663         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6664                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6665                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6666                 return 1;
6667
6668         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6669                 return 1;
6670         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6671                 return 0;
6672
6673         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6674
6675         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6676 }
6677
6678 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6679 /*
6680  * Returns 1, if task migration degrades locality
6681  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6682  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6683  */
6684 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6685 {
6686         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6687         unsigned long src_faults, dst_faults;
6688         int src_nid, dst_nid;
6689
6690         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6691                 return -1;
6692
6693         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6694                 return -1;
6695
6696         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6697         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6698
6699         if (src_nid == dst_nid)
6700                 return -1;
6701
6702         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6703         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6704                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6705                         return 1;
6706                 else
6707                         return -1;
6708         }
6709
6710         /* Encourage migration to the preferred node. */
6711         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6712                 return 0;
6713
6714         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
6715         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE)
6716                 return -1;
6717
6718         if (numa_group) {
6719                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6720                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6721         } else {
6722                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6723                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6724         }
6725
6726         return dst_faults < src_faults;
6727 }
6728
6729 #else
6730 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6731                                              struct lb_env *env)
6732 {
6733         return -1;
6734 }
6735 #endif
6736
6737 /*
6738  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6739  */
6740 static
6741 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6742 {
6743         int tsk_cache_hot;
6744
6745         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6746
6747         /*
6748          * We do not migrate tasks that are:
6749          * 1) throttled_lb_pair, or
6750          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6751          * 3) running (obviously), or
6752          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6753          */
6754         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6755                 return 0;
6756
6757         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6758                 int cpu;
6759
6760                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6761
6762                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6763
6764                 /*
6765                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6766                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6767                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6768                  *
6769                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6770                  * one in current iteration.
6771                  */
6772                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6773                         return 0;
6774
6775                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6776                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6777                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
6778                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6779                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6780                                 break;
6781                         }
6782                 }
6783
6784                 return 0;
6785         }
6786
6787         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6788         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6789
6790         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6791                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6792                 return 0;
6793         }
6794
6795         /*
6796          * Aggressive migration if:
6797          * 1) destination numa is preferred
6798          * 2) task is cache cold, or
6799          * 3) too many balance attempts have failed.
6800          */
6801         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6802         if (tsk_cache_hot == -1)
6803                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6804
6805         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6806             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6807                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6808                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
6809                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
6810                 }
6811                 return 1;
6812         }
6813
6814         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6815         return 0;
6816 }
6817
6818 /*
6819  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6820  */
6821 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6822 {
6823         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6824
6825         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6826         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
6827         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6828 }
6829
6830 /*
6831  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6832  * part of active balancing operations within "domain".
6833  *
6834  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6835  */
6836 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6837 {
6838         struct task_struct *p, *n;
6839
6840         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6841
6842         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6843                 if (!can_migrate_task(p, env))
6844                         continue;
6845
6846                 detach_task(p, env);
6847
6848                 /*
6849                  * Right now, this is only the second place where
6850                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6851                  * so we can safely collect stats here rather than
6852                  * inside detach_tasks().
6853                  */
6854                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
6855                 return p;
6856         }
6857         return NULL;
6858 }
6859
6860 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6861
6862 /*
6863  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6864  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6865  *
6866  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6867  */
6868 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6869 {
6870         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6871         struct task_struct *p;
6872         unsigned long load;
6873         int detached = 0;
6874
6875         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6876
6877         if (env->imbalance <= 0)
6878                 return 0;
6879
6880         while (!list_empty(tasks)) {
6881                 /*
6882                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6883                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6884                  */
6885                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6886                         break;
6887
6888                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6889
6890                 env->loop++;
6891                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6892                 if (env->loop > env->loop_max)
6893                         break;
6894
6895                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6896                 if (env->loop > env->loop_break) {
6897                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6898                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6899                         break;
6900                 }
6901
6902                 if (!can_migrate_task(p, env))
6903                         goto next;
6904
6905                 load = task_h_load(p);
6906
6907                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6908                         goto next;
6909
6910                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6911                         goto next;
6912
6913                 detach_task(p, env);
6914                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6915
6916                 detached++;
6917                 env->imbalance -= load;
6918
6919 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6920                 /*
6921                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6922                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6923                  * the critical section.
6924                  */
6925                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6926                         break;
6927 #endif
6928
6929                 /*
6930                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6931                  * weighted load.
6932                  */
6933                 if (env->imbalance <= 0)
6934                         break;
6935
6936                 continue;
6937 next:
6938                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6939         }
6940
6941         /*
6942          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6943          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6944          * than inside detach_one_task().
6945          */
6946         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
6947
6948         return detached;
6949 }
6950
6951 /*
6952  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6953  */
6954 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6955 {
6956         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6957
6958         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6959         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
6960         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6961         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6962 }
6963
6964 /*
6965  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6966  * its new rq.
6967  */
6968 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6969 {
6970         struct rq_flags rf;
6971
6972         rq_lock(rq, &rf);
6973         update_rq_clock(rq);
6974         attach_task(rq, p);
6975         rq_unlock(rq, &rf);
6976 }
6977
6978 /*
6979  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6980  * new rq.
6981  */
6982 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6983 {
6984         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6985         struct task_struct *p;
6986         struct rq_flags rf;
6987
6988         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
6989         update_rq_clock(env->dst_rq);
6990
6991         while (!list_empty(tasks)) {
6992                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6993                 list_del_init(&p->se.group_node);
6994
6995                 attach_task(env->dst_rq, p);
6996         }
6997
6998         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
6999 }
7000
7001 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7002
7003 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
7004 {
7005         if (cfs_rq->load.weight)
7006                 return false;
7007
7008         if (cfs_rq->avg.load_sum)
7009                 return false;
7010
7011         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7012                 return false;
7013
7014         if (cfs_rq->runnable_load_sum)
7015                 return false;
7016
7017         return true;
7018 }
7019
7020 static void update_blocked_averages(int cpu)
7021 {
7022         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7023         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7024         struct rq_flags rf;
7025
7026         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7027         update_rq_clock(rq);
7028
7029         /*
7030          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7031          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7032          */
7033         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7034                 struct sched_entity *se;
7035
7036                 /* throttled entities do not contribute to load */
7037                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7038                         continue;
7039
7040                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
7041                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7042
7043                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7044                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7045                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7046                         update_load_avg(se, 0);
7047
7048                 /*
7049                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7050                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7051                  */
7052                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7053                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7054         }
7055         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7056 }
7057
7058 /*
7059  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7060  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7061  * group is a fraction of its parents load.
7062  */
7063 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7064 {
7065         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7066         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7067         unsigned long now = jiffies;
7068         unsigned long load;
7069
7070         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7071                 return;
7072
7073         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7074         for_each_sched_entity(se) {
7075                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7076                 cfs_rq->h_load_next = se;
7077                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7078                         break;
7079         }
7080
7081         if (!se) {
7082                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7083                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7084         }
7085
7086         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7087                 load = cfs_rq->h_load;
7088                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7089                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7090                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7091                 cfs_rq->h_load = load;
7092                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7093         }
7094 }
7095
7096 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7097 {
7098         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7099
7100         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7101         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7102                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7103 }
7104 #else
7105 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7106 {
7107         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7108         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7109         struct rq_flags rf;
7110
7111         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7112         update_rq_clock(rq);
7113         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
7114         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7115 }
7116
7117 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7118 {
7119         return p->se.avg.load_avg;
7120 }
7121 #endif
7122
7123 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7124
7125 enum group_type {
7126         group_other = 0,
7127         group_imbalanced,
7128         group_overloaded,
7129 };
7130
7131 /*
7132  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7133  */
7134 struct sg_lb_stats {
7135         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7136         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7137         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7138         unsigned long load_per_task;
7139         unsigned long group_capacity;
7140         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7141         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7142         unsigned int idle_cpus;
7143         unsigned int group_weight;
7144         enum group_type group_type;
7145         int group_no_capacity;
7146 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7147         unsigned int nr_numa_running;
7148         unsigned int nr_preferred_running;
7149 #endif
7150 };
7151
7152 /*
7153  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7154  *               during load balancing.
7155  */
7156 struct sd_lb_stats {
7157         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7158         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7159         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7160         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7161         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7162
7163         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7164         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7165 };
7166
7167 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7168 {
7169         /*
7170          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7171          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7172          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7173          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7174          */
7175         *sds = (struct sd_lb_stats){
7176                 .busiest = NULL,
7177                 .local = NULL,
7178                 .total_load = 0UL,
7179                 .total_capacity = 0UL,
7180                 .busiest_stat = {
7181                         .avg_load = 0UL,
7182                         .sum_nr_running = 0,
7183                         .group_type = group_other,
7184                 },
7185         };
7186 }
7187
7188 /**
7189  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7190  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7191  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7192  *
7193  * Return: The load index.
7194  */
7195 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7196                                         enum cpu_idle_type idle)
7197 {
7198         int load_idx;
7199
7200         switch (idle) {
7201         case CPU_NOT_IDLE:
7202                 load_idx = sd->busy_idx;
7203                 break;
7204
7205         case CPU_NEWLY_IDLE:
7206                 load_idx = sd->newidle_idx;
7207                 break;
7208         default:
7209                 load_idx = sd->idle_idx;
7210                 break;
7211         }
7212
7213         return load_idx;
7214 }
7215
7216 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7217 {
7218         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7219         u64 total, used, age_stamp, avg;
7220         s64 delta;
7221
7222         /*
7223          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7224          * we read them once before doing sanity checks on them.
7225          */
7226         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7227         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7228         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7229
7230         if (unlikely(delta < 0))
7231                 delta = 0;
7232
7233         total = sched_avg_period() + delta;
7234
7235         used = div_u64(avg, total);
7236
7237         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7238                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7239
7240         return 1;
7241 }
7242
7243 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7244 {
7245         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7246         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7247
7248         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7249
7250         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7251         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7252
7253         if (!capacity)
7254                 capacity = 1;
7255
7256         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7257         sdg->sgc->capacity = capacity;
7258         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7259 }
7260
7261 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7262 {
7263         struct sched_domain *child = sd->child;
7264         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7265         unsigned long capacity, min_capacity;
7266         unsigned long interval;
7267
7268         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7269         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7270         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7271
7272         if (!child) {
7273                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7274                 return;
7275         }
7276
7277         capacity = 0;
7278         min_capacity = ULONG_MAX;
7279
7280         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7281                 /*
7282                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7283                  * span the current group.
7284                  */
7285
7286                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7287                         struct sched_group_capacity *sgc;
7288                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7289
7290                         /*
7291                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7292                          * gets here before we've attached the domains to the
7293                          * runqueues.
7294                          *
7295                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7296                          * in update_cpu_capacity().
7297                          *
7298                          * This avoids capacity from being 0 and
7299                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7300                          */
7301                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7302                                 capacity += capacity_of(cpu);
7303                         } else {
7304                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7305                                 capacity += sgc->capacity;
7306                         }
7307
7308                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7309                 }
7310         } else  {
7311                 /*
7312                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7313                  * span the current group.
7314                  */
7315
7316                 group = child->groups;
7317                 do {
7318                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7319
7320                         capacity += sgc->capacity;
7321                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7322                         group = group->next;
7323                 } while (group != child->groups);
7324         }
7325
7326         sdg->sgc->capacity = capacity;
7327         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7328 }
7329
7330 /*
7331  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7332  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7333  * Return true is the capacity is reduced
7334  */
7335 static inline int
7336 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7337 {
7338         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7339                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7340 }
7341
7342 /*
7343  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7344  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7345  *
7346  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7347  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7348  * Something like:
7349  *
7350  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7351  *              *     * * *
7352  *
7353  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7354  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7355  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7356  *
7357  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7358  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7359  * moving tasks due to affinity constraints.
7360  *
7361  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7362  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7363  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7364  * to create an effective group imbalance.
7365  *
7366  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7367  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7368  * subtle and fragile situation.
7369  */
7370
7371 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7372 {
7373         return group->sgc->imbalance;
7374 }
7375
7376 /*
7377  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7378  * be used by some tasks.
7379  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7380  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7381  * available capacity for CFS tasks.
7382  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7383  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7384  * capacity in meaningful for the load balancer.
7385  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7386  * any benefit for the load balance.
7387  */
7388 static inline bool
7389 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7390 {
7391         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7392                 return true;
7393
7394         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7395                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7396                 return true;
7397
7398         return false;
7399 }
7400
7401 /*
7402  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7403  *  handle.
7404  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7405  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7406  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7407  *  false.
7408  */
7409 static inline bool
7410 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7411 {
7412         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7413                 return false;
7414
7415         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7416                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7417                 return true;
7418
7419         return false;
7420 }
7421
7422 /*
7423  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7424  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7425  */
7426 static inline bool
7427 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7428 {
7429         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7430                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7431 }
7432
7433 static inline enum
7434 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7435                           struct sg_lb_stats *sgs)
7436 {
7437         if (sgs->group_no_capacity)
7438                 return group_overloaded;
7439
7440         if (sg_imbalanced(group))
7441                 return group_imbalanced;
7442
7443         return group_other;
7444 }
7445
7446 /**
7447  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7448  * @env: The load balancing environment.
7449  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7450  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7451  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7452  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7453  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7454  */
7455 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7456                         struct sched_group *group, int load_idx,
7457                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7458                         bool *overload)
7459 {
7460         unsigned long load;
7461         int i, nr_running;
7462
7463         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7464
7465         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7466                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7467
7468                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7469                 if (local_group)
7470                         load = target_load(i, load_idx);
7471                 else
7472                         load = source_load(i, load_idx);
7473
7474                 sgs->group_load += load;
7475                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7476                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7477
7478                 nr_running = rq->nr_running;
7479                 if (nr_running > 1)
7480                         *overload = true;
7481
7482 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7483                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7484                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7485 #endif
7486                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7487                 /*
7488                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7489                  */
7490                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7491                         sgs->idle_cpus++;
7492         }
7493
7494         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7495         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7496         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7497
7498         if (sgs->sum_nr_running)
7499                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7500
7501         sgs->group_weight = group->group_weight;
7502
7503         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7504         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7505 }
7506
7507 /**
7508  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7509  * @env: The load balancing environment.
7510  * @sds: sched_domain statistics
7511  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7512  * @sgs: sched_group statistics
7513  *
7514  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7515  * busiest group.
7516  *
7517  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7518  * busiest group. %false otherwise.
7519  */
7520 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7521                                    struct sd_lb_stats *sds,
7522                                    struct sched_group *sg,
7523                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7524 {
7525         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7526
7527         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7528                 return true;
7529
7530         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7531                 return false;
7532
7533         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7534                 return false;
7535
7536         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7537                 goto asym_packing;
7538
7539         /*
7540          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7541          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7542          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7543          * power/energy consequences are not considered.
7544          */
7545         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7546             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7547                 return false;
7548
7549 asym_packing:
7550         /* This is the busiest node in its class. */
7551         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7552                 return true;
7553
7554         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
7555         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7556                 return true;
7557         /*
7558          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
7559          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
7560          * of lower priority than ourself as busy.
7561          */
7562         if (sgs->sum_nr_running &&
7563             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
7564                 if (!sds->busiest)
7565                         return true;
7566
7567                 /* Prefer to move from lowest priority cpu's work */
7568                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
7569                                       sg->asym_prefer_cpu))
7570                         return true;
7571         }
7572
7573         return false;
7574 }
7575
7576 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7577 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7578 {
7579         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7580                 return regular;
7581         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7582                 return remote;
7583         return all;
7584 }
7585
7586 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7587 {
7588         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7589                 return regular;
7590         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7591                 return remote;
7592         return all;
7593 }
7594 #else
7595 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7596 {
7597         return all;
7598 }
7599
7600 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7601 {
7602         return regular;
7603 }
7604 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7605
7606 /**
7607  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7608  * @env: The load balancing environment.
7609  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7610  */
7611 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7612 {
7613         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7614         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7615         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
7616         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7617         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7618         bool overload = false;
7619
7620         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7621                 prefer_sibling = 1;
7622
7623         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7624
7625         do {
7626                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7627                 int local_group;
7628
7629                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
7630                 if (local_group) {
7631                         sds->local = sg;
7632                         sgs = local;
7633
7634                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7635                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7636                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7637                 }
7638
7639                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7640                                                 &overload);
7641
7642                 if (local_group)
7643                         goto next_group;
7644
7645                 /*
7646                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7647                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7648                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7649                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7650                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7651                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7652                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7653                  * the tasks on the system).
7654                  */
7655                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7656                     group_has_capacity(env, local) &&
7657                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
7658                         sgs->group_no_capacity = 1;
7659                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7660                 }
7661
7662                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7663                         sds->busiest = sg;
7664                         sds->busiest_stat = *sgs;
7665                 }
7666
7667 next_group:
7668                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7669                 sds->total_load += sgs->group_load;
7670                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7671
7672                 sg = sg->next;
7673         } while (sg != env->sd->groups);
7674
7675         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7676                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7677
7678         if (!env->sd->parent) {
7679                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7680                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7681                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7682         }
7683
7684 }
7685
7686 /**
7687  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7688  *                      sched domain.
7689  *
7690  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7691  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7692  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7693  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7694  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7695  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7696  *
7697  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7698  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7699  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7700  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7701  * number.
7702  *
7703  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7704  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7705  *
7706  * @env: The load balancing environment.
7707  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7708  */
7709 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7710 {
7711         int busiest_cpu;
7712
7713         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7714                 return 0;
7715
7716         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7717                 return 0;
7718
7719         if (!sds->busiest)
7720                 return 0;
7721
7722         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
7723         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
7724                 return 0;
7725
7726         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7727                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7728                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7729
7730         return 1;
7731 }
7732
7733 /**
7734  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7735  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7736  *                      load balancing.
7737  * @env: The load balancing environment.
7738  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7739  */
7740 static inline
7741 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7742 {
7743         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7744         unsigned int imbn = 2;
7745         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7746         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7747
7748         local = &sds->local_stat;
7749         busiest = &sds->busiest_stat;
7750
7751         if (!local->sum_nr_running)
7752                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7753         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7754                 imbn = 1;
7755
7756         scaled_busy_load_per_task =
7757                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7758                 busiest->group_capacity;
7759
7760         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7761             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7762                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7763                 return;
7764         }
7765
7766         /*
7767          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7768          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7769          * moving them.
7770          */
7771
7772         capa_now += busiest->group_capacity *
7773                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7774         capa_now += local->group_capacity *
7775                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7776         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7777
7778         /* Amount of load we'd subtract */
7779         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7780                 capa_move += busiest->group_capacity *
7781                             min(busiest->load_per_task,
7782                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7783         }
7784
7785         /* Amount of load we'd add */
7786         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7787             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7788                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7789                       local->group_capacity;
7790         } else {
7791                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7792                       local->group_capacity;
7793         }
7794         capa_move += local->group_capacity *
7795                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7796         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7797
7798         /* Move if we gain throughput */
7799         if (capa_move > capa_now)
7800                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7801 }
7802
7803 /**
7804  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7805  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7806  * @env: load balance environment
7807  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7808  */
7809 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7810 {
7811         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7812         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7813
7814         local = &sds->local_stat;
7815         busiest = &sds->busiest_stat;
7816
7817         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7818                 /*
7819                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7820                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7821                  */
7822                 busiest->load_per_task =
7823                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7824         }
7825
7826         /*
7827          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7828          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7829          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7830          * skipped when updating the busiest sg:
7831          */
7832         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7833             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7834                 env->imbalance = 0;
7835                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7836         }
7837
7838         /*
7839          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7840          */
7841         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7842             local->group_type   == group_overloaded) {
7843                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7844                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7845                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7846                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
7847                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7848                 } else
7849                         load_above_capacity = ~0UL;
7850         }
7851
7852         /*
7853          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7854          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7855          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7856          * we also don't want to reduce the group load below the group
7857          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7858          */
7859         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7860
7861         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7862         env->imbalance = min(
7863                 max_pull * busiest->group_capacity,
7864                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7865         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7866
7867         /*
7868          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7869          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7870          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7871          * moved
7872          */
7873         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7874                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7875 }
7876
7877 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7878
7879 /**
7880  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7881  * if there is an imbalance.
7882  *
7883  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7884  * to restore balance.
7885  *
7886  * @env: The load balancing environment.
7887  *
7888  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7889  */
7890 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7891 {
7892         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7893         struct sd_lb_stats sds;
7894
7895         init_sd_lb_stats(&sds);
7896
7897         /*
7898          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7899          * this level.
7900          */
7901         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7902         local = &sds.local_stat;
7903         busiest = &sds.busiest_stat;
7904
7905         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7906         if (check_asym_packing(env, &sds))
7907                 return sds.busiest;
7908
7909         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7910         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7911                 goto out_balanced;
7912
7913         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7914                                                 / sds.total_capacity;
7915
7916         /*
7917          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7918          * work because they assume all things are equal, which typically
7919          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7920          */
7921         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7922                 goto force_balance;
7923
7924         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7925         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7926             busiest->group_no_capacity)
7927                 goto force_balance;
7928
7929         /*
7930          * If the local group is busier than the selected busiest group
7931          * don't try and pull any tasks.
7932          */
7933         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7934                 goto out_balanced;
7935
7936         /*
7937          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7938          * average load.
7939          */
7940         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7941                 goto out_balanced;
7942
7943         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7944                 /*
7945                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7946                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7947                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7948                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7949                  * might end up to just move the imbalance on another group
7950                  */
7951                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7952                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7953                         goto out_balanced;
7954         } else {
7955                 /*
7956                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7957                  * imbalance_pct to be conservative.
7958                  */
7959                 if (100 * busiest->avg_load <=
7960                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7961                         goto out_balanced;
7962         }
7963
7964 force_balance:
7965         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7966         calculate_imbalance(env, &sds);
7967         return sds.busiest;
7968
7969 out_balanced:
7970         env->imbalance = 0;
7971         return NULL;
7972 }
7973
7974 /*
7975  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7976  */
7977 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7978                                      struct sched_group *group)
7979 {
7980         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7981         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7982         int i;
7983
7984         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7985                 unsigned long capacity, wl;
7986                 enum fbq_type rt;
7987
7988                 rq = cpu_rq(i);
7989                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7990
7991                 /*
7992                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7993                  *  - regular: there are !numa tasks
7994                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7995                  *  - all:     there is no distinction
7996                  *
7997                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7998                  * ignore those when there's better options.
7999                  *
8000                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8001                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8002                  * queue by moving tasks around inside the node.
8003                  *
8004                  * If we cannot move enough load due to this classification
8005                  * the next pass will adjust the group classification and
8006                  * allow migration of more tasks.
8007                  *
8008                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8009                  */
8010                 if (rt > env->fbq_type)
8011                         continue;
8012
8013                 capacity = capacity_of(i);
8014
8015                 wl = weighted_cpuload(i);
8016
8017                 /*
8018                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8019                  * which is not scaled with the cpu capacity.
8020                  */
8021
8022                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8023                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8024                         continue;
8025
8026                 /*
8027                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
8028                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
8029                  * that the load can be moved away from the cpu that is
8030                  * potentially running at a lower capacity.
8031                  *
8032                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8033                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8034                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8035                  * our previous maximum.
8036                  */
8037                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8038                         busiest_load = wl;
8039                         busiest_capacity = capacity;
8040                         busiest = rq;
8041                 }
8042         }
8043
8044         return busiest;
8045 }
8046
8047 /*
8048  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8049  * so long as it is large enough.
8050  */
8051 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8052
8053 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8054 {
8055         struct sched_domain *sd = env->sd;
8056
8057         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8058
8059                 /*
8060                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8061                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8062                  * highest priority CPUs.
8063                  */
8064                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8065                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8066                         return 1;
8067         }
8068
8069         /*
8070          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8071          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8072          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8073          * available on dst_cpu.
8074          */
8075         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8076             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8077                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8078                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8079                         return 1;
8080         }
8081
8082         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8083 }
8084
8085 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8086
8087 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8088 {
8089         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8090         int cpu, balance_cpu = -1;
8091
8092         /*
8093          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8094          * to do the newly idle load balance.
8095          */
8096         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8097                 return 1;
8098
8099         /* Try to find first idle cpu */
8100         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8101                 if (!idle_cpu(cpu))
8102                         continue;
8103
8104                 balance_cpu = cpu;
8105                 break;
8106         }
8107
8108         if (balance_cpu == -1)
8109                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8110
8111         /*
8112          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8113          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8114          */
8115         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8116 }
8117
8118 /*
8119  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8120  * tasks if there is an imbalance.
8121  */
8122 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8123                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8124                         int *continue_balancing)
8125 {
8126         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8127         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8128         struct sched_group *group;
8129         struct rq *busiest;
8130         struct rq_flags rf;
8131         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8132
8133         struct lb_env env = {
8134                 .sd             = sd,
8135                 .dst_cpu        = this_cpu,
8136                 .dst_rq         = this_rq,
8137                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8138                 .idle           = idle,
8139                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8140                 .cpus           = cpus,
8141                 .fbq_type       = all,
8142                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8143         };
8144
8145         /*
8146          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
8147          * other cpus in our group
8148          */
8149         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8150                 env.dst_grpmask = NULL;
8151
8152         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
8153
8154         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8155
8156 redo:
8157         if (!should_we_balance(&env)) {
8158                 *continue_balancing = 0;
8159                 goto out_balanced;
8160         }
8161
8162         group = find_busiest_group(&env);
8163         if (!group) {
8164                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8165                 goto out_balanced;
8166         }
8167
8168         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8169         if (!busiest) {
8170                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8171                 goto out_balanced;
8172         }
8173
8174         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8175
8176         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8177
8178         env.src_cpu = busiest->cpu;
8179         env.src_rq = busiest;
8180
8181         ld_moved = 0;
8182         if (busiest->nr_running > 1) {
8183                 /*
8184                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8185                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8186                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8187                  * correctly treated as an imbalance.
8188                  */
8189                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8190                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8191
8192 more_balance:
8193                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8194                 update_rq_clock(busiest);
8195
8196                 /*
8197                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8198                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8199                  */
8200                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8201
8202                 /*
8203                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8204                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8205                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8206                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8207                  * See task_rq_lock() family for the details.
8208                  */
8209
8210                 rq_unlock(busiest, &rf);
8211
8212                 if (cur_ld_moved) {
8213                         attach_tasks(&env);
8214                         ld_moved += cur_ld_moved;
8215                 }
8216
8217                 local_irq_restore(rf.flags);
8218
8219                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8220                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8221                         goto more_balance;
8222                 }
8223
8224                 /*
8225                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8226                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8227                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8228                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8229                  * sched_group.
8230                  *
8231                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8232                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8233                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8234                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8235                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8236                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8237                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8238                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8239                  * This however should not happen so much in practice and
8240                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8241                  * excess load moved.
8242                  */
8243                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8244
8245                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8246                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8247
8248                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8249                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8250                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8251                         env.loop         = 0;
8252                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8253
8254                         /*
8255                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8256                          * need to continue with same src_cpu.
8257                          */
8258                         goto more_balance;
8259                 }
8260
8261                 /*
8262                  * We failed to reach balance because of affinity.
8263                  */
8264                 if (sd_parent) {
8265                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8266
8267                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8268                                 *group_imbalance = 1;
8269                 }
8270
8271                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8272                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8273                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8274                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
8275                                 env.loop = 0;
8276                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8277                                 goto redo;
8278                         }
8279                         goto out_all_pinned;
8280                 }
8281         }
8282
8283         if (!ld_moved) {
8284                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8285                 /*
8286                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8287                  * We do not want newidle balance, which can be very
8288                  * frequent, pollute the failure counter causing
8289                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8290                  */
8291                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8292                         sd->nr_balance_failed++;
8293
8294                 if (need_active_balance(&env)) {
8295                         unsigned long flags;
8296
8297                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8298
8299                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8300                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8301                          * moved to this_cpu
8302                          */
8303                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8304                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8305                                                             flags);
8306                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8307                                 goto out_one_pinned;
8308                         }
8309
8310                         /*
8311                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8312                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8313                          * only after active load balance is finished.
8314                          */
8315                         if (!busiest->active_balance) {
8316                                 busiest->active_balance = 1;
8317                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8318                                 active_balance = 1;
8319                         }
8320                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8321
8322                         if (active_balance) {
8323                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8324                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8325                                         &busiest->active_balance_work);
8326                         }
8327
8328                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8329                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8330                 }
8331         } else
8332                 sd->nr_balance_failed = 0;
8333
8334         if (likely(!active_balance)) {
8335                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8336                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8337         } else {
8338                 /*
8339                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8340                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8341                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8342                  * detach_tasks).
8343                  */
8344                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8345                         sd->balance_interval *= 2;
8346         }
8347
8348         goto out;
8349
8350 out_balanced:
8351         /*
8352          * We reach balance although we may have faced some affinity
8353          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8354          */
8355         if (sd_parent) {
8356                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8357
8358                 if (*group_imbalance)
8359                         *group_imbalance = 0;
8360         }
8361
8362 out_all_pinned:
8363         /*
8364          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8365          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8366          * can try to migrate them.
8367          */
8368         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8369
8370         sd->nr_balance_failed = 0;
8371
8372 out_one_pinned:
8373         /* tune up the balancing interval */
8374         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8375                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8376                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8377                 sd->balance_interval *= 2;
8378
8379         ld_moved = 0;
8380 out:
8381         return ld_moved;
8382 }
8383
8384 static inline unsigned long
8385 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8386 {
8387         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8388
8389         if (cpu_busy)
8390                 interval *= sd->busy_factor;
8391
8392         /* scale ms to jiffies */
8393         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8394         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8395
8396         return interval;
8397 }
8398
8399 static inline void
8400 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8401 {
8402         unsigned long interval, next;
8403
8404         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8405         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8406         next = sd->last_balance + interval;
8407
8408         if (time_after(*next_balance, next))
8409                 *next_balance = next;
8410 }
8411
8412 /*
8413  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8414  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8415  */
8416 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
8417 {
8418         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8419         int this_cpu = this_rq->cpu;
8420         struct sched_domain *sd;
8421         int pulled_task = 0;
8422         u64 curr_cost = 0;
8423
8424         /*
8425          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8426          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8427          */
8428         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8429
8430         /*
8431          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
8432          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
8433          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
8434          * re-start the picking loop.
8435          */
8436         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
8437
8438         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8439             !this_rq->rd->overload) {
8440                 rcu_read_lock();
8441                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8442                 if (sd)
8443                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8444                 rcu_read_unlock();
8445
8446                 goto out;
8447         }
8448
8449         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8450
8451         update_blocked_averages(this_cpu);
8452         rcu_read_lock();
8453         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8454                 int continue_balancing = 1;
8455                 u64 t0, domain_cost;
8456
8457                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8458                         continue;
8459
8460                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8461                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8462                         break;
8463                 }
8464
8465                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8466                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8467
8468                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8469                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8470                                                    &continue_balancing);
8471
8472                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8473                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8474                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8475
8476                         curr_cost += domain_cost;
8477                 }
8478
8479                 update_next_balance(sd, &next_balance);
8480
8481                 /*
8482                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8483                  * now runnable tasks on this rq.
8484                  */
8485                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8486                         break;
8487         }
8488         rcu_read_unlock();
8489
8490         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8491
8492         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8493                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8494
8495         /*
8496          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8497          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8498          * pretend we pulled a task.
8499          */
8500         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8501                 pulled_task = 1;
8502
8503 out:
8504         /* Move the next balance forward */
8505         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8506                 this_rq->next_balance = next_balance;
8507
8508         /* Is there a task of a high priority class? */
8509         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8510                 pulled_task = -1;
8511
8512         if (pulled_task)
8513                 this_rq->idle_stamp = 0;
8514
8515         rq_repin_lock(this_rq, rf);
8516
8517         return pulled_task;
8518 }
8519
8520 /*
8521  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8522  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8523  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8524  * avoids physical / logical imbalances.
8525  */
8526 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8527 {
8528         struct rq *busiest_rq = data;
8529         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8530         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8531         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8532         struct sched_domain *sd;
8533         struct task_struct *p = NULL;
8534         struct rq_flags rf;
8535
8536         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
8537
8538         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8539         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8540                      !busiest_rq->active_balance))
8541                 goto out_unlock;
8542
8543         /* Is there any task to move? */
8544         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8545                 goto out_unlock;
8546
8547         /*
8548          * This condition is "impossible", if it occurs
8549          * we need to fix it. Originally reported by
8550          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8551          */
8552         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8553
8554         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8555         rcu_read_lock();
8556         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8557                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8558                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8559                                 break;
8560         }
8561
8562         if (likely(sd)) {
8563                 struct lb_env env = {
8564                         .sd             = sd,
8565                         .dst_cpu        = target_cpu,
8566                         .dst_rq         = target_rq,
8567                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8568                         .src_rq         = busiest_rq,
8569                         .idle           = CPU_IDLE,
8570                 };
8571
8572                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8573                 update_rq_clock(busiest_rq);
8574
8575                 p = detach_one_task(&env);
8576                 if (p) {
8577                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8578                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8579                         sd->nr_balance_failed = 0;
8580                 } else {
8581                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8582                 }
8583         }
8584         rcu_read_unlock();
8585 out_unlock:
8586         busiest_rq->active_balance = 0;
8587         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
8588
8589         if (p)
8590                 attach_one_task(target_rq, p);
8591
8592         local_irq_enable();
8593
8594         return 0;
8595 }
8596
8597 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8598 {
8599         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8600 }
8601
8602 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8603 /*
8604  * idle load balancing details
8605  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8606  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8607  *   load balancing for all the idle CPUs.
8608  */
8609 static struct {
8610         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8611         atomic_t nr_cpus;
8612         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8613 } nohz ____cacheline_aligned;
8614
8615 static inline int find_new_ilb(void)
8616 {
8617         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8618
8619         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8620                 return ilb;
8621
8622         return nr_cpu_ids;
8623 }
8624
8625 /*
8626  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8627  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8628  * CPU (if there is one).
8629  */
8630 static void nohz_balancer_kick(void)
8631 {
8632         int ilb_cpu;
8633
8634         nohz.next_balance++;
8635
8636         ilb_cpu = find_new_ilb();
8637
8638         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8639                 return;
8640
8641         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8642                 return;
8643         /*
8644          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8645          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8646          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8647          * will be run before returning from the IPI.
8648          */
8649         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8650         return;
8651 }
8652
8653 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
8654 {
8655         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8656                 /*
8657                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8658                  */
8659                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8660                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8661                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8662                 }
8663                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8664         }
8665 }
8666
8667 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8668 {
8669         struct sched_domain *sd;
8670         int cpu = smp_processor_id();
8671
8672         rcu_read_lock();
8673         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8674
8675         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8676                 goto unlock;
8677         sd->nohz_idle = 0;
8678
8679         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8680 unlock:
8681         rcu_read_unlock();
8682 }
8683
8684 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8685 {
8686         struct sched_domain *sd;
8687         int cpu = smp_processor_id();
8688
8689         rcu_read_lock();
8690         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8691
8692         if (!sd || sd->nohz_idle)
8693                 goto unlock;
8694         sd->nohz_idle = 1;
8695
8696         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8697 unlock:
8698         rcu_read_unlock();
8699 }
8700
8701 /*
8702  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8703  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8704  */
8705 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8706 {
8707         /*
8708          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8709          */
8710         if (!cpu_active(cpu))
8711                 return;
8712
8713         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
8714         if (!is_housekeeping_cpu(cpu))
8715                 return;
8716
8717         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8718                 return;
8719
8720         /*
8721          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8722          */
8723         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8724                 return;
8725
8726         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8727         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8728         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8729 }
8730 #endif
8731
8732 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8733
8734 /*
8735  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8736  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8737  */
8738 void update_max_interval(void)
8739 {
8740         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8741 }
8742
8743 /*
8744  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8745  * and initiates a balancing operation if so.
8746  *
8747  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8748  */
8749 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8750 {
8751         int continue_balancing = 1;
8752         int cpu = rq->cpu;
8753         unsigned long interval;
8754         struct sched_domain *sd;
8755         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8756         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8757         int update_next_balance = 0;
8758         int need_serialize, need_decay = 0;
8759         u64 max_cost = 0;
8760
8761         update_blocked_averages(cpu);
8762
8763         rcu_read_lock();
8764         for_each_domain(cpu, sd) {
8765                 /*
8766                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8767                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8768                  */
8769                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8770                         sd->max_newidle_lb_cost =
8771                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8772                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8773                         need_decay = 1;
8774                 }
8775                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8776
8777                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8778                         continue;
8779
8780                 /*
8781                  * Stop the load balance at this level. There is another
8782                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8783                  * actively.
8784                  */
8785                 if (!continue_balancing) {
8786                         if (need_decay)
8787                                 continue;
8788                         break;
8789                 }
8790
8791                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8792
8793                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8794                 if (need_serialize) {
8795                         if (!spin_trylock(&balancing))
8796                                 goto out;
8797                 }
8798
8799                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8800                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8801                                 /*
8802                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8803                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8804                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8805                                  */
8806                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8807                         }
8808                         sd->last_balance = jiffies;
8809                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8810                 }
8811                 if (need_serialize)
8812                         spin_unlock(&balancing);
8813 out:
8814                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8815                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8816                         update_next_balance = 1;
8817                 }
8818         }
8819         if (need_decay) {
8820                 /*
8821                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8822                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8823                  */
8824                 rq->max_idle_balance_cost =
8825                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8826         }
8827         rcu_read_unlock();
8828
8829         /*
8830          * next_balance will be updated only when there is a need.
8831          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8832          * updated.
8833          */
8834         if (likely(update_next_balance)) {
8835                 rq->next_balance = next_balance;
8836
8837 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8838                 /*
8839                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8840                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8841                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8842                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8843                  * balance for itself and we need to update the
8844                  * nohz.next_balance accordingly.
8845                  */
8846                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8847                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8848 #endif
8849         }
8850 }
8851
8852 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8853 /*
8854  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8855  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8856  */
8857 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8858 {
8859         int this_cpu = this_rq->cpu;
8860         struct rq *rq;
8861         int balance_cpu;
8862         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8863         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8864         int update_next_balance = 0;
8865
8866         if (idle != CPU_IDLE ||
8867             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8868                 goto end;
8869
8870         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8871                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8872                         continue;
8873
8874                 /*
8875                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8876                  * work being done for other cpus. Next load
8877                  * balancing owner will pick it up.
8878                  */
8879                 if (need_resched())
8880                         break;
8881
8882                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8883
8884                 /*
8885                  * If time for next balance is due,
8886                  * do the balance.
8887                  */
8888                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8889                         struct rq_flags rf;
8890
8891                         rq_lock_irq(rq, &rf);
8892                         update_rq_clock(rq);
8893                         cpu_load_update_idle(rq);
8894                         rq_unlock_irq(rq, &rf);
8895
8896                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8897                 }
8898
8899                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8900                         next_balance = rq->next_balance;
8901                         update_next_balance = 1;
8902                 }
8903         }
8904
8905         /*
8906          * next_balance will be updated only when there is a need.
8907          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8908          * updated.
8909          */
8910         if (likely(update_next_balance))
8911                 nohz.next_balance = next_balance;
8912 end:
8913         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8914 }
8915
8916 /*
8917  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8918  * of an idle cpu in the system.
8919  *   - This rq has more than one task.
8920  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8921  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8922  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8923  *     multiple busy cpu.
8924  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8925  *     domain span are idle.
8926  */
8927 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8928 {
8929         unsigned long now = jiffies;
8930         struct sched_domain_shared *sds;
8931         struct sched_domain *sd;
8932         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
8933         bool kick = false;
8934
8935         if (unlikely(rq->idle_balance))
8936                 return false;
8937
8938        /*
8939         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8940         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8941         */
8942         set_cpu_sd_state_busy();
8943         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8944
8945         /*
8946          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8947          * balancing.
8948          */
8949         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8950                 return false;
8951
8952         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8953                 return false;
8954
8955         if (rq->nr_running >= 2)
8956                 return true;
8957
8958         rcu_read_lock();
8959         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
8960         if (sds) {
8961                 /*
8962                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
8963                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
8964                  */
8965                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
8966                 if (nr_busy > 1) {
8967                         kick = true;
8968                         goto unlock;
8969                 }
8970
8971         }
8972
8973         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8974         if (sd) {
8975                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8976                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8977                         kick = true;
8978                         goto unlock;
8979                 }
8980         }
8981
8982         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8983         if (sd) {
8984                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
8985                         if (i == cpu ||
8986                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
8987                                 continue;
8988
8989                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
8990                                 kick = true;
8991                                 goto unlock;
8992                         }
8993                 }
8994         }
8995 unlock:
8996         rcu_read_unlock();
8997         return kick;
8998 }
8999 #else
9000 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
9001 #endif
9002
9003 /*
9004  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9005  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9006  */
9007 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9008 {
9009         struct rq *this_rq = this_rq();
9010         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9011                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9012
9013         /*
9014          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
9015          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
9016          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9017          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
9018          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9019          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9020          */
9021         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
9022         rebalance_domains(this_rq, idle);
9023 }
9024
9025 /*
9026  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9027  */
9028 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9029 {
9030         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9031         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9032                 return;
9033
9034         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9035                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9036 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9037         if (nohz_kick_needed(rq))
9038                 nohz_balancer_kick();
9039 #endif
9040 }
9041
9042 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9043 {
9044         update_sysctl();
9045
9046         update_runtime_enabled(rq);
9047 }
9048
9049 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9050 {
9051         update_sysctl();
9052
9053         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9054         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9055 }
9056
9057 #endif /* CONFIG_SMP */
9058
9059 /*
9060  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9061  */
9062 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9063 {
9064         struct cfs_rq *cfs_rq;
9065         struct sched_entity *se = &curr->se;
9066
9067         for_each_sched_entity(se) {
9068                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9069                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9070         }
9071
9072         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9073                 task_tick_numa(rq, curr);
9074 }
9075
9076 /*
9077  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9078  *  - child not yet on the tasklist
9079  *  - preemption disabled
9080  */
9081 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9082 {
9083         struct cfs_rq *cfs_rq;
9084         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9085         struct rq *rq = this_rq();
9086         struct rq_flags rf;
9087
9088         rq_lock(rq, &rf);
9089         update_rq_clock(rq);
9090
9091         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9092         curr = cfs_rq->curr;
9093         if (curr) {
9094                 update_curr(cfs_rq);
9095                 se->vruntime = curr->vruntime;
9096         }
9097         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9098
9099         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9100                 /*
9101                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9102                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9103                  */
9104                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9105                 resched_curr(rq);
9106         }
9107
9108         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9109         rq_unlock(rq, &rf);
9110 }
9111
9112 /*
9113  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9114  * the current task.
9115  */
9116 static void
9117 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9118 {
9119         if (!task_on_rq_queued(p))
9120                 return;
9121
9122         /*
9123          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9124          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9125          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9126          */
9127         if (rq->curr == p) {
9128                 if (p->prio > oldprio)
9129                         resched_curr(rq);
9130         } else
9131                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9132 }
9133
9134 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9135 {
9136         struct sched_entity *se = &p->se;
9137
9138         /*
9139          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9140          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9141          * vruntime.
9142          */
9143         if (p->on_rq)
9144                 return true;
9145
9146         /*
9147          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9148          * But there are some cases where it has already been normalized:
9149          *
9150          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9151          *   wake_up_new_task().
9152          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9153          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9154          */
9155         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9156                 return true;
9157
9158         return false;
9159 }
9160
9161 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9162 /*
9163  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9164  * visible to the root
9165  */
9166 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9167 {
9168         struct cfs_rq *cfs_rq;
9169
9170         /* Start to propagate at parent */
9171         se = se->parent;
9172
9173         for_each_sched_entity(se) {
9174                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9175
9176                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
9177                         break;
9178
9179                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9180         }
9181 }
9182 #else
9183 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9184 #endif
9185
9186 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9187 {
9188         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9189
9190         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9191         update_load_avg(se, 0);
9192         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9193         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9194         propagate_entity_cfs_rq(se);
9195 }
9196
9197 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9198 {
9199         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9200
9201 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9202         /*
9203          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9204          * class maintain depth value), reset depth properly.
9205          */
9206         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9207 #endif
9208
9209         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9210         update_load_avg(se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9211         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9212         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9213         propagate_entity_cfs_rq(se);
9214 }
9215
9216 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9217 {
9218         struct sched_entity *se = &p->se;
9219         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9220
9221         if (!vruntime_normalized(p)) {
9222                 /*
9223                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9224                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9225                  */
9226                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9227                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9228         }
9229
9230         detach_entity_cfs_rq(se);
9231 }
9232
9233 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9234 {
9235         struct sched_entity *se = &p->se;
9236         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9237
9238         attach_entity_cfs_rq(se);
9239
9240         if (!vruntime_normalized(p))
9241                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9242 }
9243
9244 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9245 {
9246         detach_task_cfs_rq(p);
9247 }
9248
9249 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9250 {
9251         attach_task_cfs_rq(p);
9252
9253         if (task_on_rq_queued(p)) {
9254                 /*
9255                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9256                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9257                  * if we can still preempt the current task.
9258                  */
9259                 if (rq->curr == p)
9260                         resched_curr(rq);
9261                 else
9262                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9263         }
9264 }
9265
9266 /* Account for a task changing its policy or group.
9267  *
9268  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9269  * migrates between groups/classes.
9270  */
9271 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9272 {
9273         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9274
9275         for_each_sched_entity(se) {
9276                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9277
9278                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9279                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9280                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9281         }
9282 }
9283
9284 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9285 {
9286         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
9287         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9288 #ifndef CONFIG_64BIT
9289         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9290 #endif
9291 #ifdef CONFIG_SMP
9292 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9293         cfs_rq->propagate_avg = 0;
9294 #endif
9295         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
9296         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
9297 #endif
9298 }
9299
9300 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9301 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
9302 {
9303         struct sched_entity *se = &p->se;
9304
9305         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9306         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9307 }
9308
9309 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9310 {
9311         detach_task_cfs_rq(p);
9312         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9313
9314 #ifdef CONFIG_SMP
9315         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9316         p->se.avg.last_update_time = 0;
9317 #endif
9318         attach_task_cfs_rq(p);
9319 }
9320
9321 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
9322 {
9323         switch (type) {
9324         case TASK_SET_GROUP:
9325                 task_set_group_fair(p);
9326                 break;
9327
9328         case TASK_MOVE_GROUP:
9329                 task_move_group_fair(p);
9330                 break;
9331         }
9332 }
9333
9334 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9335 {
9336         int i;
9337
9338         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9339
9340         for_each_possible_cpu(i) {
9341                 if (tg->cfs_rq)
9342                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9343                 if (tg->se)
9344                         kfree(tg->se[i]);
9345         }
9346
9347         kfree(tg->cfs_rq);
9348         kfree(tg->se);
9349 }
9350
9351 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9352 {
9353         struct sched_entity *se;
9354         struct cfs_rq *cfs_rq;
9355         int i;
9356
9357         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9358         if (!tg->cfs_rq)
9359                 goto err;
9360         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9361         if (!tg->se)
9362                 goto err;
9363
9364         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9365
9366         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9367
9368         for_each_possible_cpu(i) {
9369                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9370                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9371                 if (!cfs_rq)
9372                         goto err;
9373
9374                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9375                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9376                 if (!se)
9377                         goto err_free_rq;
9378
9379                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9380                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9381                 init_entity_runnable_average(se);
9382         }
9383
9384         return 1;
9385
9386 err_free_rq:
9387         kfree(cfs_rq);
9388 err:
9389         return 0;
9390 }
9391
9392 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9393 {
9394         struct sched_entity *se;
9395         struct rq *rq;
9396         int i;
9397
9398         for_each_possible_cpu(i) {
9399                 rq = cpu_rq(i);
9400                 se = tg->se[i];
9401
9402                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9403                 update_rq_clock(rq);
9404                 attach_entity_cfs_rq(se);
9405                 sync_throttle(tg, i);
9406                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9407         }
9408 }
9409
9410 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9411 {
9412         unsigned long flags;
9413         struct rq *rq;
9414         int cpu;
9415
9416         for_each_possible_cpu(cpu) {
9417                 if (tg->se[cpu])
9418                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
9419
9420                 /*
9421                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9422                  * check on_list without danger of it being re-added.
9423                  */
9424                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9425                         continue;
9426
9427                 rq = cpu_rq(cpu);
9428
9429                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9430                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9431                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9432         }
9433 }
9434
9435 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9436                         struct sched_entity *se, int cpu,
9437                         struct sched_entity *parent)
9438 {
9439         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9440
9441         cfs_rq->tg = tg;
9442         cfs_rq->rq = rq;
9443         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9444
9445         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9446         tg->se[cpu] = se;
9447
9448         /* se could be NULL for root_task_group */
9449         if (!se)
9450                 return;
9451
9452         if (!parent) {
9453                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9454                 se->depth = 0;
9455         } else {
9456                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9457                 se->depth = parent->depth + 1;
9458         }
9459
9460         se->my_q = cfs_rq;
9461         /* guarantee group entities always have weight */
9462         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9463         se->parent = parent;
9464 }
9465
9466 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9467
9468 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9469 {
9470         int i;
9471
9472         /*
9473          * We can't change the weight of the root cgroup.
9474          */
9475         if (!tg->se[0])
9476                 return -EINVAL;
9477
9478         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9479
9480         mutex_lock(&shares_mutex);
9481         if (tg->shares == shares)
9482                 goto done;
9483
9484         tg->shares = shares;
9485         for_each_possible_cpu(i) {
9486                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9487                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
9488                 struct rq_flags rf;
9489
9490                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9491                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9492                 update_rq_clock(rq);
9493                 for_each_sched_entity(se) {
9494                         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9495                         update_cfs_shares(se);
9496                 }
9497                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9498         }
9499
9500 done:
9501         mutex_unlock(&shares_mutex);
9502         return 0;
9503 }
9504 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9505
9506 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9507
9508 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9509 {
9510         return 1;
9511 }
9512
9513 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9514
9515 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9516
9517 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9518
9519
9520 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9521 {
9522         struct sched_entity *se = &task->se;
9523         unsigned int rr_interval = 0;
9524
9525         /*
9526          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9527          * idle runqueue:
9528          */
9529         if (rq->cfs.load.weight)
9530                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9531
9532         return rr_interval;
9533 }
9534
9535 /*
9536  * All the scheduling class methods:
9537  */
9538 const struct sched_class fair_sched_class = {
9539         .next                   = &idle_sched_class,
9540         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9541         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9542         .yield_task             = yield_task_fair,
9543         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9544
9545         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9546
9547         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9548         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9549
9550 #ifdef CONFIG_SMP
9551         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9552         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9553
9554         .rq_online              = rq_online_fair,
9555         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9556
9557         .task_dead              = task_dead_fair,
9558         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9559 #endif
9560
9561         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9562         .task_tick              = task_tick_fair,
9563         .task_fork              = task_fork_fair,
9564
9565         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9566         .switched_from          = switched_from_fair,
9567         .switched_to            = switched_to_fair,
9568
9569         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9570
9571         .update_curr            = update_curr_fair,
9572
9573 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9574         .task_change_group      = task_change_group_fair,
9575 #endif
9576 };
9577
9578 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9579 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9580 {
9581         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
9582
9583         rcu_read_lock();
9584         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
9585                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9586         rcu_read_unlock();
9587 }
9588
9589 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9590 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9591 {
9592         int node;
9593         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9594
9595         for_each_online_node(node) {
9596                 if (p->numa_faults) {
9597                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9598                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9599                 }
9600                 if (p->numa_group) {
9601                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9602                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9603                 }
9604                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9605         }
9606 }
9607 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9608 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9609
9610 __init void init_sched_fair_class(void)
9611 {
9612 #ifdef CONFIG_SMP
9613         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9614
9615 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9616         nohz.next_balance = jiffies;
9617         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9618 #endif
9619 #endif /* SMP */
9620
9621 }