sched: add tracepoints related to NUMA task migration
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra <pzijlstr@redhat.com>
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <linux/profile.h>
28 #include <linux/interrupt.h>
29 #include <linux/mempolicy.h>
30 #include <linux/migrate.h>
31 #include <linux/task_work.h>
32
33 #include <trace/events/sched.h>
34
35 #include "sched.h"
36
37 /*
38  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
39  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
40  *
41  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
42  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
43  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
44  * based scheduling concepts.
45  *
46  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
47  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
48  */
49 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
50 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51
52 /*
53  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
54  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
55  *
56  * Options are:
57  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
58  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
60  */
61 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
62         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
63
64 /*
65  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
66  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
67  */
68 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
69 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70
71 /*
72  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
73  */
74 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
75
76 /*
77  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
78  * parent will (try to) run first.
79  */
80 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
81
82 /*
83  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
84  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
85  *
86  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
87  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
88  * have immediate wakeup/sleep latencies.
89  */
90 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
91 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92
93 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
94
95 /*
96  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
97  * distribution.
98  * (default: 10msec)
99  */
100 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
101
102 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
103 /*
104  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
105  * each time a cfs_rq requests quota.
106  *
107  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
108  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
109  * we will always only issue the remaining available time.
110  *
111  * default: 5 msec, units: microseconds
112   */
113 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
114 #endif
115
116 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
117 {
118         lw->weight += inc;
119         lw->inv_weight = 0;
120 }
121
122 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
123 {
124         lw->weight -= dec;
125         lw->inv_weight = 0;
126 }
127
128 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
129 {
130         lw->weight = w;
131         lw->inv_weight = 0;
132 }
133
134 /*
135  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
136  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
137  * to users decreases. But the relationship is not linear,
138  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
139  * number of CPUs.
140  *
141  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
142  */
143 static int get_update_sysctl_factor(void)
144 {
145         unsigned int cpus = min_t(int, num_online_cpus(), 8);
146         unsigned int factor;
147
148         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
149         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
150                 factor = 1;
151                 break;
152         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
153                 factor = cpus;
154                 break;
155         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
156         default:
157                 factor = 1 + ilog2(cpus);
158                 break;
159         }
160
161         return factor;
162 }
163
164 static void update_sysctl(void)
165 {
166         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
167
168 #define SET_SYSCTL(name) \
169         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
170         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
171         SET_SYSCTL(sched_latency);
172         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
173 #undef SET_SYSCTL
174 }
175
176 void sched_init_granularity(void)
177 {
178         update_sysctl();
179 }
180
181 #define WMULT_CONST     (~0U)
182 #define WMULT_SHIFT     32
183
184 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
185 {
186         unsigned long w;
187
188         if (likely(lw->inv_weight))
189                 return;
190
191         w = scale_load_down(lw->weight);
192
193         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
194                 lw->inv_weight = 1;
195         else if (unlikely(!w))
196                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
197         else
198                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
199 }
200
201 /*
202  * delta_exec * weight / lw.weight
203  *   OR
204  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
205  *
206  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
207  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
208  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
209  *
210  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
211  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
212  */
213 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
214 {
215         u64 fact = scale_load_down(weight);
216         int shift = WMULT_SHIFT;
217
218         __update_inv_weight(lw);
219
220         if (unlikely(fact >> 32)) {
221                 while (fact >> 32) {
222                         fact >>= 1;
223                         shift--;
224                 }
225         }
226
227         /* hint to use a 32x32->64 mul */
228         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
229
230         while (fact >> 32) {
231                 fact >>= 1;
232                 shift--;
233         }
234
235         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
236 }
237
238
239 const struct sched_class fair_sched_class;
240
241 /**************************************************************
242  * CFS operations on generic schedulable entities:
243  */
244
245 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
246
247 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
248 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
249 {
250         return cfs_rq->rq;
251 }
252
253 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
254 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
255
256 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
257 {
258 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
259         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
260 #endif
261         return container_of(se, struct task_struct, se);
262 }
263
264 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
265 #define for_each_sched_entity(se) \
266                 for (; se; se = se->parent)
267
268 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
269 {
270         return p->se.cfs_rq;
271 }
272
273 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
274 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
275 {
276         return se->cfs_rq;
277 }
278
279 /* runqueue "owned" by this group */
280 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
281 {
282         return grp->my_q;
283 }
284
285 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
286                                        int force_update);
287
288 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
289 {
290         if (!cfs_rq->on_list) {
291                 /*
292                  * Ensure we either appear before our parent (if already
293                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
294                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
295                  * reduces this to two cases.
296                  */
297                 if (cfs_rq->tg->parent &&
298                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
299                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
300                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
301                 } else {
302                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
303                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
304                 }
305
306                 cfs_rq->on_list = 1;
307                 /* We should have no load, but we need to update last_decay. */
308                 update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 0);
309         }
310 }
311
312 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
313 {
314         if (cfs_rq->on_list) {
315                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
316                 cfs_rq->on_list = 0;
317         }
318 }
319
320 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
321 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
322         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
323
324 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
325 static inline int
326 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
327 {
328         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
329                 return 1;
330
331         return 0;
332 }
333
334 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
335 {
336         return se->parent;
337 }
338
339 /* return depth at which a sched entity is present in the hierarchy */
340 static inline int depth_se(struct sched_entity *se)
341 {
342         int depth = 0;
343
344         for_each_sched_entity(se)
345                 depth++;
346
347         return depth;
348 }
349
350 static void
351 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
352 {
353         int se_depth, pse_depth;
354
355         /*
356          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
357          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
358          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
359          * parent.
360          */
361
362         /* First walk up until both entities are at same depth */
363         se_depth = depth_se(*se);
364         pse_depth = depth_se(*pse);
365
366         while (se_depth > pse_depth) {
367                 se_depth--;
368                 *se = parent_entity(*se);
369         }
370
371         while (pse_depth > se_depth) {
372                 pse_depth--;
373                 *pse = parent_entity(*pse);
374         }
375
376         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
377                 *se = parent_entity(*se);
378                 *pse = parent_entity(*pse);
379         }
380 }
381
382 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
383
384 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
385 {
386         return container_of(se, struct task_struct, se);
387 }
388
389 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
390 {
391         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
392 }
393
394 #define entity_is_task(se)      1
395
396 #define for_each_sched_entity(se) \
397                 for (; se; se = NULL)
398
399 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
400 {
401         return &task_rq(p)->cfs;
402 }
403
404 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
405 {
406         struct task_struct *p = task_of(se);
407         struct rq *rq = task_rq(p);
408
409         return &rq->cfs;
410 }
411
412 /* runqueue "owned" by this group */
413 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
414 {
415         return NULL;
416 }
417
418 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
419 {
420 }
421
422 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
423 {
424 }
425
426 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
427                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
428
429 static inline int
430 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
431 {
432         return 1;
433 }
434
435 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
436 {
437         return NULL;
438 }
439
440 static inline void
441 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
442 {
443 }
444
445 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
446
447 static __always_inline
448 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
449
450 /**************************************************************
451  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
452  */
453
454 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
455 {
456         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
457         if (delta > 0)
458                 max_vruntime = vruntime;
459
460         return max_vruntime;
461 }
462
463 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
464 {
465         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
466         if (delta < 0)
467                 min_vruntime = vruntime;
468
469         return min_vruntime;
470 }
471
472 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
473                                 struct sched_entity *b)
474 {
475         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
476 }
477
478 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
479 {
480         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
481
482         if (cfs_rq->curr)
483                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
484
485         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
486                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
487                                                    struct sched_entity,
488                                                    run_node);
489
490                 if (!cfs_rq->curr)
491                         vruntime = se->vruntime;
492                 else
493                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
494         }
495
496         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
497         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
498 #ifndef CONFIG_64BIT
499         smp_wmb();
500         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
501 #endif
502 }
503
504 /*
505  * Enqueue an entity into the rb-tree:
506  */
507 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
508 {
509         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
510         struct rb_node *parent = NULL;
511         struct sched_entity *entry;
512         int leftmost = 1;
513
514         /*
515          * Find the right place in the rbtree:
516          */
517         while (*link) {
518                 parent = *link;
519                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
520                 /*
521                  * We dont care about collisions. Nodes with
522                  * the same key stay together.
523                  */
524                 if (entity_before(se, entry)) {
525                         link = &parent->rb_left;
526                 } else {
527                         link = &parent->rb_right;
528                         leftmost = 0;
529                 }
530         }
531
532         /*
533          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
534          * used):
535          */
536         if (leftmost)
537                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
538
539         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
540         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
541 }
542
543 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
544 {
545         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
546                 struct rb_node *next_node;
547
548                 next_node = rb_next(&se->run_node);
549                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
550         }
551
552         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
553 }
554
555 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
558
559         if (!left)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
566 {
567         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
568
569         if (!next)
570                 return NULL;
571
572         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
573 }
574
575 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
576 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
577 {
578         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
579
580         if (!last)
581                 return NULL;
582
583         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
584 }
585
586 /**************************************************************
587  * Scheduling class statistics methods:
588  */
589
590 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
591                 void __user *buffer, size_t *lenp,
592                 loff_t *ppos)
593 {
594         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
595         int factor = get_update_sysctl_factor();
596
597         if (ret || !write)
598                 return ret;
599
600         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
601                                         sysctl_sched_min_granularity);
602
603 #define WRT_SYSCTL(name) \
604         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
605         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
606         WRT_SYSCTL(sched_latency);
607         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
608 #undef WRT_SYSCTL
609
610         return 0;
611 }
612 #endif
613
614 /*
615  * delta /= w
616  */
617 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
618 {
619         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
620                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
621
622         return delta;
623 }
624
625 /*
626  * The idea is to set a period in which each task runs once.
627  *
628  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
629  * this period because otherwise the slices get too small.
630  *
631  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
632  */
633 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
634 {
635         u64 period = sysctl_sched_latency;
636         unsigned long nr_latency = sched_nr_latency;
637
638         if (unlikely(nr_running > nr_latency)) {
639                 period = sysctl_sched_min_granularity;
640                 period *= nr_running;
641         }
642
643         return period;
644 }
645
646 /*
647  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
648  * proportional to the weight.
649  *
650  * s = p*P[w/rw]
651  */
652 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
653 {
654         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
655
656         for_each_sched_entity(se) {
657                 struct load_weight *load;
658                 struct load_weight lw;
659
660                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
661                 load = &cfs_rq->load;
662
663                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
664                         lw = cfs_rq->load;
665
666                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
667                         load = &lw;
668                 }
669                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
670         }
671         return slice;
672 }
673
674 /*
675  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
676  *
677  * vs = s/w
678  */
679 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
680 {
681         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
682 }
683
684 #ifdef CONFIG_SMP
685 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
686
687 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se);
688
689 /* Give new task start runnable values to heavy its load in infant time */
690 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
691 {
692         u32 slice;
693
694         p->se.avg.decay_count = 0;
695         slice = sched_slice(task_cfs_rq(p), &p->se) >> 10;
696         p->se.avg.runnable_avg_sum = slice;
697         p->se.avg.runnable_avg_period = slice;
698         __update_task_entity_contrib(&p->se);
699 }
700 #else
701 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
702 {
703 }
704 #endif
705
706 /*
707  * Update the current task's runtime statistics.
708  */
709 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
710 {
711         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
712         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
713         u64 delta_exec;
714
715         if (unlikely(!curr))
716                 return;
717
718         delta_exec = now - curr->exec_start;
719         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
720                 return;
721
722         curr->exec_start = now;
723
724         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
725                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
726
727         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
728         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
729
730         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
731         update_min_vruntime(cfs_rq);
732
733         if (entity_is_task(curr)) {
734                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
735
736                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
737                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
738                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
739         }
740
741         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
742 }
743
744 static inline void
745 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
746 {
747         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
748 }
749
750 /*
751  * Task is being enqueued - update stats:
752  */
753 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
754 {
755         /*
756          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
757          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
758          */
759         if (se != cfs_rq->curr)
760                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
761 }
762
763 static void
764 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
765 {
766         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
767                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
768         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
769         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
770                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
771 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
772         if (entity_is_task(se)) {
773                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
774                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
775         }
776 #endif
777         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
778 }
779
780 static inline void
781 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
782 {
783         /*
784          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
785          * waiting task:
786          */
787         if (se != cfs_rq->curr)
788                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
789 }
790
791 /*
792  * We are picking a new current task - update its stats:
793  */
794 static inline void
795 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
796 {
797         /*
798          * We are starting a new run period:
799          */
800         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
801 }
802
803 /**************************************************
804  * Scheduling class queueing methods:
805  */
806
807 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
808 /*
809  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
810  * calculated based on the tasks virtual memory size and
811  * numa_balancing_scan_size.
812  */
813 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
814 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
815
816 /* Portion of address space to scan in MB */
817 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
818
819 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
820 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
821
822 /*
823  * After skipping a page migration on a shared page, skip N more numa page
824  * migrations unconditionally. This reduces the number of NUMA migrations
825  * in shared memory workloads, and has the effect of pulling tasks towards
826  * where their memory lives, over pulling the memory towards the task.
827  */
828 unsigned int sysctl_numa_balancing_migrate_deferred = 16;
829
830 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
831 {
832         unsigned long rss = 0;
833         unsigned long nr_scan_pages;
834
835         /*
836          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
837          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
838          * on resident pages
839          */
840         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
841         rss = get_mm_rss(p->mm);
842         if (!rss)
843                 rss = nr_scan_pages;
844
845         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
846         return rss / nr_scan_pages;
847 }
848
849 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
850 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
851
852 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
853 {
854         unsigned int scan, floor;
855         unsigned int windows = 1;
856
857         if (sysctl_numa_balancing_scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
858                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / sysctl_numa_balancing_scan_size;
859         floor = 1000 / windows;
860
861         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
862         return max_t(unsigned int, floor, scan);
863 }
864
865 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
866 {
867         unsigned int smin = task_scan_min(p);
868         unsigned int smax;
869
870         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
871         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
872         return max(smin, smax);
873 }
874
875 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
876 {
877         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
878         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
879 }
880
881 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
882 {
883         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
884         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
885 }
886
887 struct numa_group {
888         atomic_t refcount;
889
890         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
891         int nr_tasks;
892         pid_t gid;
893         struct list_head task_list;
894
895         struct rcu_head rcu;
896         unsigned long total_faults;
897         unsigned long faults[0];
898 };
899
900 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
901 {
902         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
903 }
904
905 static inline int task_faults_idx(int nid, int priv)
906 {
907         return 2 * nid + priv;
908 }
909
910 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
911 {
912         if (!p->numa_faults)
913                 return 0;
914
915         return p->numa_faults[task_faults_idx(nid, 0)] +
916                 p->numa_faults[task_faults_idx(nid, 1)];
917 }
918
919 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
920 {
921         if (!p->numa_group)
922                 return 0;
923
924         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 0)] +
925                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 1)];
926 }
927
928 /*
929  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
930  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
931  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
932  * evenly spread out between numa nodes.
933  */
934 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid)
935 {
936         unsigned long total_faults;
937
938         if (!p->numa_faults)
939                 return 0;
940
941         total_faults = p->total_numa_faults;
942
943         if (!total_faults)
944                 return 0;
945
946         return 1000 * task_faults(p, nid) / total_faults;
947 }
948
949 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid)
950 {
951         if (!p->numa_group || !p->numa_group->total_faults)
952                 return 0;
953
954         return 1000 * group_faults(p, nid) / p->numa_group->total_faults;
955 }
956
957 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
958 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
959 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
960 static unsigned long power_of(int cpu);
961 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
962
963 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
964 struct numa_stats {
965         unsigned long nr_running;
966         unsigned long load;
967
968         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
969         unsigned long power;
970
971         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
972         unsigned long capacity;
973         int has_capacity;
974 };
975
976 /*
977  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
978  */
979 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
980 {
981         int cpu, cpus = 0;
982
983         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
984         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
985                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
986
987                 ns->nr_running += rq->nr_running;
988                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
989                 ns->power += power_of(cpu);
990
991                 cpus++;
992         }
993
994         /*
995          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
996          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
997          * not find this node attractive.
998          *
999          * We'll either bail at !has_capacity, or we'll detect a huge imbalance
1000          * and bail there.
1001          */
1002         if (!cpus)
1003                 return;
1004
1005         ns->load = (ns->load * SCHED_POWER_SCALE) / ns->power;
1006         ns->capacity = DIV_ROUND_CLOSEST(ns->power, SCHED_POWER_SCALE);
1007         ns->has_capacity = (ns->nr_running < ns->capacity);
1008 }
1009
1010 struct task_numa_env {
1011         struct task_struct *p;
1012
1013         int src_cpu, src_nid;
1014         int dst_cpu, dst_nid;
1015
1016         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1017
1018         int imbalance_pct;
1019
1020         struct task_struct *best_task;
1021         long best_imp;
1022         int best_cpu;
1023 };
1024
1025 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1026                              struct task_struct *p, long imp)
1027 {
1028         if (env->best_task)
1029                 put_task_struct(env->best_task);
1030         if (p)
1031                 get_task_struct(p);
1032
1033         env->best_task = p;
1034         env->best_imp = imp;
1035         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1036 }
1037
1038 /*
1039  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1040  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1041  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1042  * be exchanged with the source task
1043  */
1044 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1045                               long taskimp, long groupimp)
1046 {
1047         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1048         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1049         struct task_struct *cur;
1050         long dst_load, src_load;
1051         long load;
1052         long imp = (groupimp > 0) ? groupimp : taskimp;
1053
1054         rcu_read_lock();
1055         cur = ACCESS_ONCE(dst_rq->curr);
1056         if (cur->pid == 0) /* idle */
1057                 cur = NULL;
1058
1059         /*
1060          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1061          * source and destination node. Calculate the total differential for
1062          * the source task and potential destination task. The more negative
1063          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1064          * be incurred if the tasks were swapped.
1065          */
1066         if (cur) {
1067                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1068                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1069                         goto unlock;
1070
1071                 /*
1072                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1073                  * in any group then look only at task weights.
1074                  */
1075                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1076                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid) -
1077                               task_weight(cur, env->dst_nid);
1078                         /*
1079                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1080                          * tasks within a group over tiny differences.
1081                          */
1082                         if (cur->numa_group)
1083                                 imp -= imp/16;
1084                 } else {
1085                         /*
1086                          * Compare the group weights. If a task is all by
1087                          * itself (not part of a group), use the task weight
1088                          * instead.
1089                          */
1090                         if (env->p->numa_group)
1091                                 imp = groupimp;
1092                         else
1093                                 imp = taskimp;
1094
1095                         if (cur->numa_group)
1096                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid) -
1097                                        group_weight(cur, env->dst_nid);
1098                         else
1099                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid) -
1100                                        task_weight(cur, env->dst_nid);
1101                 }
1102         }
1103
1104         if (imp < env->best_imp)
1105                 goto unlock;
1106
1107         if (!cur) {
1108                 /* Is there capacity at our destination? */
1109                 if (env->src_stats.has_capacity &&
1110                     !env->dst_stats.has_capacity)
1111                         goto unlock;
1112
1113                 goto balance;
1114         }
1115
1116         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1117         if (src_rq->nr_running == 1 && dst_rq->nr_running == 1)
1118                 goto assign;
1119
1120         /*
1121          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1122          */
1123 balance:
1124         dst_load = env->dst_stats.load;
1125         src_load = env->src_stats.load;
1126
1127         /* XXX missing power terms */
1128         load = task_h_load(env->p);
1129         dst_load += load;
1130         src_load -= load;
1131
1132         if (cur) {
1133                 load = task_h_load(cur);
1134                 dst_load -= load;
1135                 src_load += load;
1136         }
1137
1138         /* make src_load the smaller */
1139         if (dst_load < src_load)
1140                 swap(dst_load, src_load);
1141
1142         if (src_load * env->imbalance_pct < dst_load * 100)
1143                 goto unlock;
1144
1145 assign:
1146         task_numa_assign(env, cur, imp);
1147 unlock:
1148         rcu_read_unlock();
1149 }
1150
1151 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1152                                 long taskimp, long groupimp)
1153 {
1154         int cpu;
1155
1156         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1157                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1158                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1159                         continue;
1160
1161                 env->dst_cpu = cpu;
1162                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1163         }
1164 }
1165
1166 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1167 {
1168         struct task_numa_env env = {
1169                 .p = p,
1170
1171                 .src_cpu = task_cpu(p),
1172                 .src_nid = task_node(p),
1173
1174                 .imbalance_pct = 112,
1175
1176                 .best_task = NULL,
1177                 .best_imp = 0,
1178                 .best_cpu = -1
1179         };
1180         struct sched_domain *sd;
1181         unsigned long taskweight, groupweight;
1182         int nid, ret;
1183         long taskimp, groupimp;
1184
1185         /*
1186          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1187          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1188          *
1189          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1190          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1191          * to satisfy here.
1192          */
1193         rcu_read_lock();
1194         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1195         if (sd)
1196                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1197         rcu_read_unlock();
1198
1199         /*
1200          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1201          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1202          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1203          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1204          */
1205         if (unlikely(!sd)) {
1206                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1207                 return -EINVAL;
1208         }
1209
1210         taskweight = task_weight(p, env.src_nid);
1211         groupweight = group_weight(p, env.src_nid);
1212         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1213         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1214         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid) - taskweight;
1215         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid) - groupweight;
1216         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1217
1218         /* If the preferred nid has capacity, try to use it. */
1219         if (env.dst_stats.has_capacity)
1220                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1221
1222         /* No space available on the preferred nid. Look elsewhere. */
1223         if (env.best_cpu == -1) {
1224                 for_each_online_node(nid) {
1225                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1226                                 continue;
1227
1228                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1229                         taskimp = task_weight(p, nid) - taskweight;
1230                         groupimp = group_weight(p, nid) - groupweight;
1231                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1232                                 continue;
1233
1234                         env.dst_nid = nid;
1235                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1236                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1237                 }
1238         }
1239
1240         /* No better CPU than the current one was found. */
1241         if (env.best_cpu == -1)
1242                 return -EAGAIN;
1243
1244         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1245
1246         /*
1247          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1248          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1249          */
1250         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1251
1252         if (env.best_task == NULL) {
1253                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1254                 if (ret != 0)
1255                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1256                 return ret;
1257         }
1258
1259         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1260         if (ret != 0)
1261                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1262         put_task_struct(env.best_task);
1263         return ret;
1264 }
1265
1266 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1267 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1268 {
1269         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1270         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1271                 return;
1272
1273         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1274         p->numa_migrate_retry = jiffies + HZ;
1275
1276         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1277         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1278                 return;
1279
1280         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1281         task_numa_migrate(p);
1282 }
1283
1284 /*
1285  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1286  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1287  * period will be for the next scan window. If local/remote ratio is below
1288  * NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS) the
1289  * scan period will decrease
1290  */
1291 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1292 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 3
1293
1294 /*
1295  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1296  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1297  * the page accesses are shared with other processes.
1298  * Otherwise, decrease the scan period.
1299  */
1300 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1301                         unsigned long shared, unsigned long private)
1302 {
1303         unsigned int period_slot;
1304         int ratio;
1305         int diff;
1306
1307         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1308         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1309
1310         /*
1311          * If there were no record hinting faults then either the task is
1312          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1313          * to automatic numa balancing. Scan slower
1314          */
1315         if (local + shared == 0) {
1316                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1317                         p->numa_scan_period << 1);
1318
1319                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1320                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1321
1322                 return;
1323         }
1324
1325         /*
1326          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1327          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1328          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1329          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1330          */
1331         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1332         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1333         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1334                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1335                 if (!slot)
1336                         slot = 1;
1337                 diff = slot * period_slot;
1338         } else {
1339                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1340
1341                 /*
1342                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1343                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1344                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1345                  * speaking the intent is that there is little point
1346                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1347                  * simply bounce migrations uselessly
1348                  */
1349                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared));
1350                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1351         }
1352
1353         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1354                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1355         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1356 }
1357
1358 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1359 {
1360         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1361         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1362         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1363         spinlock_t *group_lock = NULL;
1364
1365         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1366         if (p->numa_scan_seq == seq)
1367                 return;
1368         p->numa_scan_seq = seq;
1369         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1370
1371         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1372         if (p->numa_group) {
1373                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1374                 spin_lock(group_lock);
1375         }
1376
1377         /* Find the node with the highest number of faults */
1378         for_each_online_node(nid) {
1379                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1380                 int priv, i;
1381
1382                 for (priv = 0; priv < 2; priv++) {
1383                         long diff;
1384
1385                         i = task_faults_idx(nid, priv);
1386                         diff = -p->numa_faults[i];
1387
1388                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1389                         p->numa_faults[i] >>= 1;
1390                         p->numa_faults[i] += p->numa_faults_buffer[i];
1391                         fault_types[priv] += p->numa_faults_buffer[i];
1392                         p->numa_faults_buffer[i] = 0;
1393
1394                         faults += p->numa_faults[i];
1395                         diff += p->numa_faults[i];
1396                         p->total_numa_faults += diff;
1397                         if (p->numa_group) {
1398                                 /* safe because we can only change our own group */
1399                                 p->numa_group->faults[i] += diff;
1400                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1401                                 group_faults += p->numa_group->faults[i];
1402                         }
1403                 }
1404
1405                 if (faults > max_faults) {
1406                         max_faults = faults;
1407                         max_nid = nid;
1408                 }
1409
1410                 if (group_faults > max_group_faults) {
1411                         max_group_faults = group_faults;
1412                         max_group_nid = nid;
1413                 }
1414         }
1415
1416         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1417
1418         if (p->numa_group) {
1419                 /*
1420                  * If the preferred task and group nids are different,
1421                  * iterate over the nodes again to find the best place.
1422                  */
1423                 if (max_nid != max_group_nid) {
1424                         unsigned long weight, max_weight = 0;
1425
1426                         for_each_online_node(nid) {
1427                                 weight = task_weight(p, nid) + group_weight(p, nid);
1428                                 if (weight > max_weight) {
1429                                         max_weight = weight;
1430                                         max_nid = nid;
1431                                 }
1432                         }
1433                 }
1434
1435                 spin_unlock(group_lock);
1436         }
1437
1438         /* Preferred node as the node with the most faults */
1439         if (max_faults && max_nid != p->numa_preferred_nid) {
1440                 /* Update the preferred nid and migrate task if possible */
1441                 sched_setnuma(p, max_nid);
1442                 numa_migrate_preferred(p);
1443         }
1444 }
1445
1446 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1447 {
1448         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1449 }
1450
1451 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1452 {
1453         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1454                 kfree_rcu(grp, rcu);
1455 }
1456
1457 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1458                         int *priv)
1459 {
1460         struct numa_group *grp, *my_grp;
1461         struct task_struct *tsk;
1462         bool join = false;
1463         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1464         int i;
1465
1466         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1467                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1468                                     2*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1469
1470                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1471                 if (!grp)
1472                         return;
1473
1474                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1475                 spin_lock_init(&grp->lock);
1476                 INIT_LIST_HEAD(&grp->task_list);
1477                 grp->gid = p->pid;
1478
1479                 for (i = 0; i < 2*nr_node_ids; i++)
1480                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1481
1482                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1483
1484                 list_add(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1485                 grp->nr_tasks++;
1486                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1487         }
1488
1489         rcu_read_lock();
1490         tsk = ACCESS_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1491
1492         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1493                 goto no_join;
1494
1495         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1496         if (!grp)
1497                 goto no_join;
1498
1499         my_grp = p->numa_group;
1500         if (grp == my_grp)
1501                 goto no_join;
1502
1503         /*
1504          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1505          * the other task will join us.
1506          */
1507         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1508                 goto no_join;
1509
1510         /*
1511          * Tie-break on the grp address.
1512          */
1513         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1514                 goto no_join;
1515
1516         /* Always join threads in the same process. */
1517         if (tsk->mm == current->mm)
1518                 join = true;
1519
1520         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1521         if (flags & TNF_SHARED)
1522                 join = true;
1523
1524         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
1525         *priv = !join;
1526
1527         if (join && !get_numa_group(grp))
1528                 goto no_join;
1529
1530         rcu_read_unlock();
1531
1532         if (!join)
1533                 return;
1534
1535         double_lock(&my_grp->lock, &grp->lock);
1536
1537         for (i = 0; i < 2*nr_node_ids; i++) {
1538                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
1539                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
1540         }
1541         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1542         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
1543
1544         list_move(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1545         my_grp->nr_tasks--;
1546         grp->nr_tasks++;
1547
1548         spin_unlock(&my_grp->lock);
1549         spin_unlock(&grp->lock);
1550
1551         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1552
1553         put_numa_group(my_grp);
1554         return;
1555
1556 no_join:
1557         rcu_read_unlock();
1558         return;
1559 }
1560
1561 void task_numa_free(struct task_struct *p)
1562 {
1563         struct numa_group *grp = p->numa_group;
1564         int i;
1565         void *numa_faults = p->numa_faults;
1566
1567         if (grp) {
1568                 spin_lock(&grp->lock);
1569                 for (i = 0; i < 2*nr_node_ids; i++)
1570                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
1571                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1572
1573                 list_del(&p->numa_entry);
1574                 grp->nr_tasks--;
1575                 spin_unlock(&grp->lock);
1576                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, NULL);
1577                 put_numa_group(grp);
1578         }
1579
1580         p->numa_faults = NULL;
1581         p->numa_faults_buffer = NULL;
1582         kfree(numa_faults);
1583 }
1584
1585 /*
1586  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
1587  */
1588 void task_numa_fault(int last_cpupid, int node, int pages, int flags)
1589 {
1590         struct task_struct *p = current;
1591         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
1592         int priv;
1593
1594         if (!numabalancing_enabled)
1595                 return;
1596
1597         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
1598         if (!p->mm)
1599                 return;
1600
1601         /* Do not worry about placement if exiting */
1602         if (p->state == TASK_DEAD)
1603                 return;
1604
1605         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
1606         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
1607                 int size = sizeof(*p->numa_faults) * 2 * nr_node_ids;
1608
1609                 /* numa_faults and numa_faults_buffer share the allocation */
1610                 p->numa_faults = kzalloc(size * 2, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
1611                 if (!p->numa_faults)
1612                         return;
1613
1614                 BUG_ON(p->numa_faults_buffer);
1615                 p->numa_faults_buffer = p->numa_faults + (2 * nr_node_ids);
1616                 p->total_numa_faults = 0;
1617                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1618         }
1619
1620         /*
1621          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
1622          * to be private if the accessing pid has not changed
1623          */
1624         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
1625                 priv = 1;
1626         } else {
1627                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
1628                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
1629                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
1630         }
1631
1632         task_numa_placement(p);
1633
1634         /*
1635          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
1636          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
1637          */
1638         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
1639                 numa_migrate_preferred(p);
1640
1641         if (migrated)
1642                 p->numa_pages_migrated += pages;
1643
1644         p->numa_faults_buffer[task_faults_idx(node, priv)] += pages;
1645         p->numa_faults_locality[!!(flags & TNF_FAULT_LOCAL)] += pages;
1646 }
1647
1648 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
1649 {
1650         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
1651         p->mm->numa_scan_offset = 0;
1652 }
1653
1654 /*
1655  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
1656  * Triggered from task_tick_numa().
1657  */
1658 void task_numa_work(struct callback_head *work)
1659 {
1660         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
1661         struct task_struct *p = current;
1662         struct mm_struct *mm = p->mm;
1663         struct vm_area_struct *vma;
1664         unsigned long start, end;
1665         unsigned long nr_pte_updates = 0;
1666         long pages;
1667
1668         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
1669
1670         work->next = work; /* protect against double add */
1671         /*
1672          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
1673          *
1674          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
1675          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
1676          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
1677          * work.
1678          */
1679         if (p->flags & PF_EXITING)
1680                 return;
1681
1682         if (!mm->numa_next_scan) {
1683                 mm->numa_next_scan = now +
1684                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1685         }
1686
1687         /*
1688          * Enforce maximal scan/migration frequency..
1689          */
1690         migrate = mm->numa_next_scan;
1691         if (time_before(now, migrate))
1692                 return;
1693
1694         if (p->numa_scan_period == 0) {
1695                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1696                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1697         }
1698
1699         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1700         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
1701                 return;
1702
1703         /*
1704          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
1705          * the next time around.
1706          */
1707         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
1708
1709         start = mm->numa_scan_offset;
1710         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
1711         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
1712         if (!pages)
1713                 return;
1714
1715         down_read(&mm->mmap_sem);
1716         vma = find_vma(mm, start);
1717         if (!vma) {
1718                 reset_ptenuma_scan(p);
1719                 start = 0;
1720                 vma = mm->mmap;
1721         }
1722         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
1723                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(p, vma))
1724                         continue;
1725
1726                 /*
1727                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
1728                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
1729                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
1730                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
1731                  */
1732                 if (!vma->vm_mm ||
1733                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
1734                         continue;
1735
1736                 /*
1737                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
1738                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
1739                  */
1740                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
1741                         continue;
1742
1743                 do {
1744                         start = max(start, vma->vm_start);
1745                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
1746                         end = min(end, vma->vm_end);
1747                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
1748
1749                         /*
1750                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
1751                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
1752                          * address space is quickly skipped.
1753                          */
1754                         if (nr_pte_updates)
1755                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
1756
1757                         start = end;
1758                         if (pages <= 0)
1759                                 goto out;
1760                 } while (end != vma->vm_end);
1761         }
1762
1763 out:
1764         /*
1765          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
1766          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
1767          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
1768          * scanner to the start so check it now.
1769          */
1770         if (vma)
1771                 mm->numa_scan_offset = start;
1772         else
1773                 reset_ptenuma_scan(p);
1774         up_read(&mm->mmap_sem);
1775 }
1776
1777 /*
1778  * Drive the periodic memory faults..
1779  */
1780 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1781 {
1782         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
1783         u64 period, now;
1784
1785         /*
1786          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
1787          */
1788         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
1789                 return;
1790
1791         /*
1792          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
1793          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
1794          * task needs to have done some actual work before we bother with
1795          * NUMA placement.
1796          */
1797         now = curr->se.sum_exec_runtime;
1798         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
1799
1800         if (now - curr->node_stamp > period) {
1801                 if (!curr->node_stamp)
1802                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
1803                 curr->node_stamp += period;
1804
1805                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
1806                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
1807                         task_work_add(curr, work, true);
1808                 }
1809         }
1810 }
1811 #else
1812 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1813 {
1814 }
1815
1816 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1817 {
1818 }
1819
1820 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1821 {
1822 }
1823 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1824
1825 static void
1826 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1827 {
1828         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
1829         if (!parent_entity(se))
1830                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
1831 #ifdef CONFIG_SMP
1832         if (entity_is_task(se)) {
1833                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
1834
1835                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
1836                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
1837         }
1838 #endif
1839         cfs_rq->nr_running++;
1840 }
1841
1842 static void
1843 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1844 {
1845         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
1846         if (!parent_entity(se))
1847                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
1848         if (entity_is_task(se)) {
1849                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
1850                 list_del_init(&se->group_node);
1851         }
1852         cfs_rq->nr_running--;
1853 }
1854
1855 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1856 # ifdef CONFIG_SMP
1857 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
1858 {
1859         long tg_weight;
1860
1861         /*
1862          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
1863          * to gain a more accurate current total weight. See
1864          * update_cfs_rq_load_contribution().
1865          */
1866         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
1867         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
1868         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
1869
1870         return tg_weight;
1871 }
1872
1873 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
1874 {
1875         long tg_weight, load, shares;
1876
1877         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
1878         load = cfs_rq->load.weight;
1879
1880         shares = (tg->shares * load);
1881         if (tg_weight)
1882                 shares /= tg_weight;
1883
1884         if (shares < MIN_SHARES)
1885                 shares = MIN_SHARES;
1886         if (shares > tg->shares)
1887                 shares = tg->shares;
1888
1889         return shares;
1890 }
1891 # else /* CONFIG_SMP */
1892 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
1893 {
1894         return tg->shares;
1895 }
1896 # endif /* CONFIG_SMP */
1897 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
1898                             unsigned long weight)
1899 {
1900         if (se->on_rq) {
1901                 /* commit outstanding execution time */
1902                 if (cfs_rq->curr == se)
1903                         update_curr(cfs_rq);
1904                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
1905         }
1906
1907         update_load_set(&se->load, weight);
1908
1909         if (se->on_rq)
1910                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
1911 }
1912
1913 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
1914
1915 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
1916 {
1917         struct task_group *tg;
1918         struct sched_entity *se;
1919         long shares;
1920
1921         tg = cfs_rq->tg;
1922         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
1923         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
1924                 return;
1925 #ifndef CONFIG_SMP
1926         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
1927                 return;
1928 #endif
1929         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
1930
1931         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
1932 }
1933 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
1934 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
1935 {
1936 }
1937 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
1938
1939 #ifdef CONFIG_SMP
1940 /*
1941  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
1942  * Note: The tables below are dependent on this value.
1943  */
1944 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
1945 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
1946 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
1947
1948 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
1949 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
1950         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
1951         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
1952         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
1953         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
1954         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
1955         0x85aac367, 0x82cd8698,
1956 };
1957
1958 /*
1959  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
1960  * over-estimates when re-combining.
1961  */
1962 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
1963             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
1964          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
1965         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
1966 };
1967
1968 /*
1969  * Approximate:
1970  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
1971  */
1972 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
1973 {
1974         unsigned int local_n;
1975
1976         if (!n)
1977                 return val;
1978         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
1979                 return 0;
1980
1981         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
1982         local_n = n;
1983
1984         /*
1985          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
1986          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * k^(n%PERIOD)
1987          * With a look-up table which covers k^n (n<PERIOD)
1988          *
1989          * To achieve constant time decay_load.
1990          */
1991         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
1992                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
1993                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
1994         }
1995
1996         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
1997         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
1998         return val >> 32;
1999 }
2000
2001 /*
2002  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2003  * average will be: \Sum 1024*y^n
2004  *
2005  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2006  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2007  */
2008 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2009 {
2010         u32 contrib = 0;
2011
2012         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2013                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2014         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2015                 return LOAD_AVG_MAX;
2016
2017         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2018         do {
2019                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2020                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2021
2022                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2023         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2024
2025         contrib = decay_load(contrib, n);
2026         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2027 }
2028
2029 /*
2030  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2031  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2032  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2033  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2034  *
2035  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2036  *      p0            p1           p2
2037  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2038  *
2039  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2040  *
2041  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2042  * following representation of historical load:
2043  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2044  *
2045  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2046  *   y^32 = 0.5
2047  *
2048  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2049  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2050  * (u_0).
2051  *
2052  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2053  * sum again by y is sufficient to update:
2054  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2055  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2056  */
2057 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now,
2058                                                         struct sched_avg *sa,
2059                                                         int runnable)
2060 {
2061         u64 delta, periods;
2062         u32 runnable_contrib;
2063         int delta_w, decayed = 0;
2064
2065         delta = now - sa->last_runnable_update;
2066         /*
2067          * This should only happen when time goes backwards, which it
2068          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2069          */
2070         if ((s64)delta < 0) {
2071                 sa->last_runnable_update = now;
2072                 return 0;
2073         }
2074
2075         /*
2076          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2077          * approximation of 1us and fast to compute.
2078          */
2079         delta >>= 10;
2080         if (!delta)
2081                 return 0;
2082         sa->last_runnable_update = now;
2083
2084         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2085         delta_w = sa->runnable_avg_period % 1024;
2086         if (delta + delta_w >= 1024) {
2087                 /* period roll-over */
2088                 decayed = 1;
2089
2090                 /*
2091                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2092                  * out how much from delta we need to complete the current
2093                  * period and accrue it.
2094                  */
2095                 delta_w = 1024 - delta_w;
2096                 if (runnable)
2097                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
2098                 sa->runnable_avg_period += delta_w;
2099
2100                 delta -= delta_w;
2101
2102                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2103                 periods = delta / 1024;
2104                 delta %= 1024;
2105
2106                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
2107                                                   periods + 1);
2108                 sa->runnable_avg_period = decay_load(sa->runnable_avg_period,
2109                                                      periods + 1);
2110
2111                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2112                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2113                 if (runnable)
2114                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
2115                 sa->runnable_avg_period += runnable_contrib;
2116         }
2117
2118         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2119         if (runnable)
2120                 sa->runnable_avg_sum += delta;
2121         sa->runnable_avg_period += delta;
2122
2123         return decayed;
2124 }
2125
2126 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
2127 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
2128 {
2129         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2130         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2131
2132         decays -= se->avg.decay_count;
2133         if (!decays)
2134                 return 0;
2135
2136         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
2137         se->avg.decay_count = 0;
2138
2139         return decays;
2140 }
2141
2142 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2143 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2144                                                  int force_update)
2145 {
2146         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2147         long tg_contrib;
2148
2149         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
2150         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2151
2152         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
2153                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
2154                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
2155         }
2156 }
2157
2158 /*
2159  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
2160  * representation for computing load contributions.
2161  */
2162 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2163                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
2164 {
2165         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2166         long contrib;
2167
2168         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
2169         contrib = div_u64((u64)sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
2170                           sa->runnable_avg_period + 1);
2171         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
2172
2173         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
2174                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
2175                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
2176         }
2177 }
2178
2179 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2180 {
2181         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2182         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2183         int runnable_avg;
2184
2185         u64 contrib;
2186
2187         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
2188         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
2189                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
2190
2191         /*
2192          * For group entities we need to compute a correction term in the case
2193          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
2194          * load as a task of equal weight.
2195          *
2196          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
2197          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
2198          * lower-bound on the true value.
2199          *
2200          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
2201          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
2202          * understating by the aggregate of their overlap.
2203          *
2204          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
2205          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
2206          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
2207          *
2208          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
2209          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
2210          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
2211          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
2212          * our upper bound of 1-cpu.
2213          */
2214         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
2215         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
2216                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
2217                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
2218         }
2219 }
2220 #else
2221 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2222                                                  int force_update) {}
2223 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2224                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2225 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
2226 #endif
2227
2228 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2229 {
2230         u32 contrib;
2231
2232         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2233         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
2234         contrib /= (se->avg.runnable_avg_period + 1);
2235         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
2236 }
2237
2238 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
2239 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2240 {
2241         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
2242
2243         if (entity_is_task(se)) {
2244                 __update_task_entity_contrib(se);
2245         } else {
2246                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
2247                 __update_group_entity_contrib(se);
2248         }
2249
2250         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
2251 }
2252
2253 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2254                                                  long load_contrib)
2255 {
2256         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
2257                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
2258         else
2259                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
2260 }
2261
2262 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2263
2264 /* Update a sched_entity's runnable average */
2265 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2266                                           int update_cfs_rq)
2267 {
2268         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2269         long contrib_delta;
2270         u64 now;
2271
2272         /*
2273          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
2274          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
2275          */
2276         if (entity_is_task(se))
2277                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2278         else
2279                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
2280
2281         if (!__update_entity_runnable_avg(now, &se->avg, se->on_rq))
2282                 return;
2283
2284         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
2285
2286         if (!update_cfs_rq)
2287                 return;
2288
2289         if (se->on_rq)
2290                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
2291         else
2292                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
2293 }
2294
2295 /*
2296  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
2297  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
2298  */
2299 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
2300 {
2301         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
2302         u64 decays;
2303
2304         decays = now - cfs_rq->last_decay;
2305         if (!decays && !force_update)
2306                 return;
2307
2308         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
2309                 unsigned long removed_load;
2310                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
2311                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
2312         }
2313
2314         if (decays) {
2315                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
2316                                                       decays);
2317                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
2318                 cfs_rq->last_decay = now;
2319         }
2320
2321         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
2322 }
2323
2324 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
2325 {
2326         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), &rq->avg, runnable);
2327         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
2328 }
2329
2330 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
2331 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2332                                                   struct sched_entity *se,
2333                                                   int wakeup)
2334 {
2335         /*
2336          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
2337          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
2338          * accumulated while sleeping.
2339          *
2340          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
2341          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
2342          * constructed load_avg_contrib.
2343          */
2344         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
2345                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2346                 if (se->avg.decay_count) {
2347                         /*
2348                          * In a wake-up migration we have to approximate the
2349                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
2350                          * clock_task between the two cpus, and it is not
2351                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
2352                          * approximate this using our carried decays, which are
2353                          * explicitly atomically readable.
2354                          */
2355                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
2356                                                         << 20;
2357                         update_entity_load_avg(se, 0);
2358                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
2359                         se->avg.decay_count = 0;
2360                 }
2361                 wakeup = 0;
2362         } else {
2363                 /*
2364                  * Task re-woke on same cpu (or else migrate_task_rq_fair()
2365                  * would have made count negative); we must be careful to avoid
2366                  * double-accounting blocked time after synchronizing decays.
2367                  */
2368                 se->avg.last_runnable_update += __synchronize_entity_decay(se)
2369                                                         << 20;
2370         }
2371
2372         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
2373         if (wakeup) {
2374                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
2375                 update_entity_load_avg(se, 0);
2376         }
2377
2378         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2379         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2380         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
2381 }
2382
2383 /*
2384  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
2385  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
2386  * blocked_load_avg.
2387  */
2388 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2389                                                   struct sched_entity *se,
2390                                                   int sleep)
2391 {
2392         update_entity_load_avg(se, 1);
2393         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2394         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
2395
2396         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
2397         if (sleep) {
2398                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2399                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2400         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
2401 }
2402
2403 /*
2404  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2405  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2406  * be the only way to update the runnable statistic.
2407  */
2408 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2409 {
2410         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
2411 }
2412
2413 /*
2414  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2415  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2416  * be the only way to update the runnable statistic.
2417  */
2418 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2419 {
2420         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
2421 }
2422
2423 #else
2424 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2425                                           int update_cfs_rq) {}
2426 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2427 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2428                                            struct sched_entity *se,
2429                                            int wakeup) {}
2430 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2431                                            struct sched_entity *se,
2432                                            int sleep) {}
2433 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
2434                                               int force_update) {}
2435 #endif
2436
2437 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2438 {
2439 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2440         struct task_struct *tsk = NULL;
2441
2442         if (entity_is_task(se))
2443                 tsk = task_of(se);
2444
2445         if (se->statistics.sleep_start) {
2446                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2447
2448                 if ((s64)delta < 0)
2449                         delta = 0;
2450
2451                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2452                         se->statistics.sleep_max = delta;
2453
2454                 se->statistics.sleep_start = 0;
2455                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2456
2457                 if (tsk) {
2458                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2459                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2460                 }
2461         }
2462         if (se->statistics.block_start) {
2463                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2464
2465                 if ((s64)delta < 0)
2466                         delta = 0;
2467
2468                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2469                         se->statistics.block_max = delta;
2470
2471                 se->statistics.block_start = 0;
2472                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2473
2474                 if (tsk) {
2475                         if (tsk->in_iowait) {
2476                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2477                                 se->statistics.iowait_count++;
2478                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2479                         }
2480
2481                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2482
2483                         /*
2484                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2485                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2486                          * amount of time that the task spent sleeping:
2487                          */
2488                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2489                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2490                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2491                                                 delta >> 20);
2492                         }
2493                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2494                 }
2495         }
2496 #endif
2497 }
2498
2499 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2500 {
2501 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2502         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2503
2504         if (d < 0)
2505                 d = -d;
2506
2507         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2508                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2509 #endif
2510 }
2511
2512 static void
2513 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2514 {
2515         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2516
2517         /*
2518          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2519          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2520          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2521          * stays open at the end.
2522          */
2523         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2524                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2525
2526         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2527         if (!initial) {
2528                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2529
2530                 /*
2531                  * Halve their sleep time's effect, to allow
2532                  * for a gentler effect of sleepers:
2533                  */
2534                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
2535                         thresh >>= 1;
2536
2537                 vruntime -= thresh;
2538         }
2539
2540         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
2541         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
2542 }
2543
2544 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
2545
2546 static void
2547 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2548 {
2549         /*
2550          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
2551          * through calling update_curr().
2552          */
2553         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
2554                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
2555
2556         /*
2557          * Update run-time statistics of the 'current'.
2558          */
2559         update_curr(cfs_rq);
2560         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
2561         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2562         update_cfs_shares(cfs_rq);
2563
2564         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
2565                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
2566                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
2567         }
2568
2569         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
2570         check_spread(cfs_rq, se);
2571         if (se != cfs_rq->curr)
2572                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
2573         se->on_rq = 1;
2574
2575         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
2576                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
2577                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
2578         }
2579 }
2580
2581 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
2582 {
2583         for_each_sched_entity(se) {
2584                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2585                 if (cfs_rq->last == se)
2586                         cfs_rq->last = NULL;
2587                 else
2588                         break;
2589         }
2590 }
2591
2592 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
2593 {
2594         for_each_sched_entity(se) {
2595                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2596                 if (cfs_rq->next == se)
2597                         cfs_rq->next = NULL;
2598                 else
2599                         break;
2600         }
2601 }
2602
2603 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
2604 {
2605         for_each_sched_entity(se) {
2606                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2607                 if (cfs_rq->skip == se)
2608                         cfs_rq->skip = NULL;
2609                 else
2610                         break;
2611         }
2612 }
2613
2614 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2615 {
2616         if (cfs_rq->last == se)
2617                 __clear_buddies_last(se);
2618
2619         if (cfs_rq->next == se)
2620                 __clear_buddies_next(se);
2621
2622         if (cfs_rq->skip == se)
2623                 __clear_buddies_skip(se);
2624 }
2625
2626 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2627
2628 static void
2629 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2630 {
2631         /*
2632          * Update run-time statistics of the 'current'.
2633          */
2634         update_curr(cfs_rq);
2635         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
2636
2637         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
2638         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
2639 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2640                 if (entity_is_task(se)) {
2641                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
2642
2643                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
2644                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2645                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
2646                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2647                 }
2648 #endif
2649         }
2650
2651         clear_buddies(cfs_rq, se);
2652
2653         if (se != cfs_rq->curr)
2654                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2655         se->on_rq = 0;
2656         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2657
2658         /*
2659          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
2660          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
2661          * movement in our normalized position.
2662          */
2663         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
2664                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
2665
2666         /* return excess runtime on last dequeue */
2667         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2668
2669         update_min_vruntime(cfs_rq);
2670         update_cfs_shares(cfs_rq);
2671 }
2672
2673 /*
2674  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
2675  */
2676 static void
2677 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2678 {
2679         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
2680         struct sched_entity *se;
2681         s64 delta;
2682
2683         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
2684         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
2685         if (delta_exec > ideal_runtime) {
2686                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2687                 /*
2688                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
2689                  * re-elected due to buddy favours.
2690                  */
2691                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
2692                 return;
2693         }
2694
2695         /*
2696          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
2697          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
2698          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
2699          */
2700         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
2701                 return;
2702
2703         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2704         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
2705
2706         if (delta < 0)
2707                 return;
2708
2709         if (delta > ideal_runtime)
2710                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2711 }
2712
2713 static void
2714 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2715 {
2716         /* 'current' is not kept within the tree. */
2717         if (se->on_rq) {
2718                 /*
2719                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
2720                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
2721                  * runqueue.
2722                  */
2723                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
2724                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2725         }
2726
2727         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
2728         cfs_rq->curr = se;
2729 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2730         /*
2731          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
2732          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
2733          * when there are only lesser-weight tasks around):
2734          */
2735         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
2736                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
2737                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
2738         }
2739 #endif
2740         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
2741 }
2742
2743 static int
2744 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
2745
2746 /*
2747  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
2748  * 1) keep things fair between processes/task groups
2749  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
2750  * 3) pick the "last" process, for cache locality
2751  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
2752  */
2753 static struct sched_entity *pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
2754 {
2755         struct sched_entity *se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2756         struct sched_entity *left = se;
2757
2758         /*
2759          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
2760          * be done without getting too unfair.
2761          */
2762         if (cfs_rq->skip == se) {
2763                 struct sched_entity *second = __pick_next_entity(se);
2764                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
2765                         se = second;
2766         }
2767
2768         /*
2769          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
2770          */
2771         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
2772                 se = cfs_rq->last;
2773
2774         /*
2775          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
2776          */
2777         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
2778                 se = cfs_rq->next;
2779
2780         clear_buddies(cfs_rq, se);
2781
2782         return se;
2783 }
2784
2785 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2786
2787 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
2788 {
2789         /*
2790          * If still on the runqueue then deactivate_task()
2791          * was not called and update_curr() has to be done:
2792          */
2793         if (prev->on_rq)
2794                 update_curr(cfs_rq);
2795
2796         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
2797         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2798
2799         check_spread(cfs_rq, prev);
2800         if (prev->on_rq) {
2801                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
2802                 /* Put 'current' back into the tree. */
2803                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
2804                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
2805                 update_entity_load_avg(prev, 1);
2806         }
2807         cfs_rq->curr = NULL;
2808 }
2809
2810 static void
2811 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
2812 {
2813         /*
2814          * Update run-time statistics of the 'current'.
2815          */
2816         update_curr(cfs_rq);
2817
2818         /*
2819          * Ensure that runnable average is periodically updated.
2820          */
2821         update_entity_load_avg(curr, 1);
2822         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
2823         update_cfs_shares(cfs_rq);
2824
2825 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
2826         /*
2827          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
2828          * validating it and just reschedule.
2829          */
2830         if (queued) {
2831                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2832                 return;
2833         }
2834         /*
2835          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
2836          */
2837         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
2838                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
2839                 return;
2840 #endif
2841
2842         if (cfs_rq->nr_running > 1)
2843                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
2844 }
2845
2846
2847 /**************************************************
2848  * CFS bandwidth control machinery
2849  */
2850
2851 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
2852
2853 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
2854 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
2855
2856 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
2857 {
2858         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
2859 }
2860
2861 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
2862 {
2863         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
2864 }
2865
2866 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
2867 {
2868         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
2869 }
2870 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
2871 static bool cfs_bandwidth_used(void)
2872 {
2873         return true;
2874 }
2875
2876 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
2877 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
2878 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
2879
2880 /*
2881  * default period for cfs group bandwidth.
2882  * default: 0.1s, units: nanoseconds
2883  */
2884 static inline u64 default_cfs_period(void)
2885 {
2886         return 100000000ULL;
2887 }
2888
2889 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
2890 {
2891         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
2892 }
2893
2894 /*
2895  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
2896  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
2897  * additional synchronization around rq->lock.
2898  *
2899  * requires cfs_b->lock
2900  */
2901 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2902 {
2903         u64 now;
2904
2905         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2906                 return;
2907
2908         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
2909         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
2910         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
2911 }
2912
2913 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
2914 {
2915         return &tg->cfs_bandwidth;
2916 }
2917
2918 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
2919 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
2920 {
2921         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
2922                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
2923
2924         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
2925 }
2926
2927 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
2928 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2929 {
2930         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2931         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
2932         u64 amount = 0, min_amount, expires;
2933
2934         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
2935         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
2936
2937         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2938         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2939                 amount = min_amount;
2940         else {
2941                 /*
2942                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
2943                  * period must have elapsed since the last consumption.
2944                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
2945                  * active.
2946                  */
2947                 if (!cfs_b->timer_active) {
2948                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
2949                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b);
2950                 }
2951
2952                 if (cfs_b->runtime > 0) {
2953                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
2954                         cfs_b->runtime -= amount;
2955                         cfs_b->idle = 0;
2956                 }
2957         }
2958         expires = cfs_b->runtime_expires;
2959         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2960
2961         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
2962         /*
2963          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
2964          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
2965          * issued.
2966          */
2967         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
2968                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
2969
2970         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
2971 }
2972
2973 /*
2974  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
2975  * fact that rq->clock snapshots this value.
2976  */
2977 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2978 {
2979         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2980
2981         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
2982         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
2983                 return;
2984
2985         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
2986                 return;
2987
2988         /*
2989          * If the local deadline has passed we have to consider the
2990          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
2991          * has not truly expired.
2992          *
2993          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
2994          * whether the global deadline has advanced.
2995          */
2996
2997         if ((s64)(cfs_rq->runtime_expires - cfs_b->runtime_expires) >= 0) {
2998                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
2999                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3000         } else {
3001                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3002                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3003         }
3004 }
3005
3006 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3007 {
3008         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3009         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3010         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3011
3012         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3013                 return;
3014
3015         /*
3016          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3017          * hierarchy can be throttled
3018          */
3019         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3020                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
3021 }
3022
3023 static __always_inline
3024 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3025 {
3026         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3027                 return;
3028
3029         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3030 }
3031
3032 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3033 {
3034         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3035 }
3036
3037 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3038 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3039 {
3040         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3041 }
3042
3043 /*
3044  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3045  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3046  * load-balance operations.
3047  */
3048 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3049                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3050 {
3051         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3052
3053         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3054         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3055
3056         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3057                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3058 }
3059
3060 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3061 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3062 {
3063         struct rq *rq = data;
3064         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3065
3066         cfs_rq->throttle_count--;
3067 #ifdef CONFIG_SMP
3068         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3069                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3070                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3071                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3072         }
3073 #endif
3074
3075         return 0;
3076 }
3077
3078 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3079 {
3080         struct rq *rq = data;
3081         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3082
3083         /* group is entering throttled state, stop time */
3084         if (!cfs_rq->throttle_count)
3085                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3086         cfs_rq->throttle_count++;
3087
3088         return 0;
3089 }
3090
3091 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3092 {
3093         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3094         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3095         struct sched_entity *se;
3096         long task_delta, dequeue = 1;
3097
3098         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3099
3100         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3101         rcu_read_lock();
3102         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3103         rcu_read_unlock();
3104
3105         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3106         for_each_sched_entity(se) {
3107                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3108                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3109                 if (!se->on_rq)
3110                         break;
3111
3112                 if (dequeue)
3113                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3114                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3115
3116                 if (qcfs_rq->load.weight)
3117                         dequeue = 0;
3118         }
3119
3120         if (!se)
3121                 rq->nr_running -= task_delta;
3122
3123         cfs_rq->throttled = 1;
3124         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3125         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3126         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3127         if (!cfs_b->timer_active)
3128                 __start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3129         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3130 }
3131
3132 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3133 {
3134         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3135         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3136         struct sched_entity *se;
3137         int enqueue = 1;
3138         long task_delta;
3139
3140         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3141
3142         cfs_rq->throttled = 0;
3143
3144         update_rq_clock(rq);
3145
3146         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3147         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3148         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3149         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3150
3151         /* update hierarchical throttle state */
3152         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3153
3154         if (!cfs_rq->load.weight)
3155                 return;
3156
3157         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3158         for_each_sched_entity(se) {
3159                 if (se->on_rq)
3160                         enqueue = 0;
3161
3162                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3163                 if (enqueue)
3164                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3165                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3166
3167                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3168                         break;
3169         }
3170
3171         if (!se)
3172                 rq->nr_running += task_delta;
3173
3174         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3175         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3176                 resched_task(rq->curr);
3177 }
3178
3179 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3180                 u64 remaining, u64 expires)
3181 {
3182         struct cfs_rq *cfs_rq;
3183         u64 runtime = remaining;
3184
3185         rcu_read_lock();
3186         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3187                                 throttled_list) {
3188                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3189
3190                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3191                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3192                         goto next;
3193
3194                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3195                 if (runtime > remaining)
3196                         runtime = remaining;
3197                 remaining -= runtime;
3198
3199                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3200                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3201
3202                 /* we check whether we're throttled above */
3203                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3204                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3205
3206 next:
3207                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3208
3209                 if (!remaining)
3210                         break;
3211         }
3212         rcu_read_unlock();
3213
3214         return remaining;
3215 }
3216
3217 /*
3218  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3219  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3220  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3221  * used to track this state.
3222  */
3223 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3224 {
3225         u64 runtime, runtime_expires;
3226         int idle = 1, throttled;
3227
3228         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3229         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3230         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3231                 goto out_unlock;
3232
3233         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3234         /* idle depends on !throttled (for the case of a large deficit) */
3235         idle = cfs_b->idle && !throttled;
3236         cfs_b->nr_periods += overrun;
3237
3238         /* if we're going inactive then everything else can be deferred */
3239         if (idle)
3240                 goto out_unlock;
3241
3242         /*
3243          * if we have relooped after returning idle once, we need to update our
3244          * status as actually running, so that other cpus doing
3245          * __start_cfs_bandwidth will stop trying to cancel us.
3246          */
3247         cfs_b->timer_active = 1;
3248
3249         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3250
3251         if (!throttled) {
3252                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3253                 cfs_b->idle = 1;
3254                 goto out_unlock;
3255         }
3256
3257         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3258         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3259
3260         /*
3261          * There are throttled entities so we must first use the new bandwidth
3262          * to unthrottle them before making it generally available.  This
3263          * ensures that all existing debts will be paid before a new cfs_rq is
3264          * allowed to run.
3265          */
3266         runtime = cfs_b->runtime;
3267         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3268         cfs_b->runtime = 0;
3269
3270         /*
3271          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth
3272          * while we unthrottle.  This can potentially race with an unthrottled
3273          * group trying to acquire new bandwidth from the global pool.
3274          */
3275         while (throttled && runtime > 0) {
3276                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3277                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3278                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3279                                                  runtime_expires);
3280                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3281
3282                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3283         }
3284
3285         /* return (any) remaining runtime */
3286         cfs_b->runtime = runtime;
3287         /*
3288          * While we are ensured activity in the period following an
3289          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3290          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3291          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3292          */
3293         cfs_b->idle = 0;
3294 out_unlock:
3295         if (idle)
3296                 cfs_b->timer_active = 0;
3297         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3298
3299         return idle;
3300 }
3301
3302 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3303 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3304 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3305 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3306 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3307 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3308
3309 /*
3310  * Are we near the end of the current quota period?
3311  *
3312  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3313  * hrtimer base being cleared by __hrtimer_start_range_ns. In the case of
3314  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3315  */
3316 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3317 {
3318         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3319         u64 remaining;
3320
3321         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3322         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3323                 return 1;
3324
3325         /* is a quota refresh about to occur? */
3326         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3327         if (remaining < min_expire)
3328                 return 1;
3329
3330         return 0;
3331 }
3332
3333 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3334 {
3335         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3336
3337         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3338         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3339                 return;
3340
3341         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
3342                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
3343 }
3344
3345 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3346 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3347 {
3348         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3349         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3350
3351         if (slack_runtime <= 0)
3352                 return;
3353
3354         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3355         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3356             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3357                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3358
3359                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3360                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3361                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3362                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3363         }
3364         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3365
3366         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3367         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3368 }
3369
3370 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3371 {
3372         if (!cfs_bandwidth_used())
3373                 return;
3374
3375         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3376                 return;
3377
3378         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3379 }
3380
3381 /*
3382  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3383  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3384  */
3385 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3386 {
3387         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3388         u64 expires;
3389
3390         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3391         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3392         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3393                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3394                 return;
3395         }
3396
3397         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice) {
3398                 runtime = cfs_b->runtime;
3399                 cfs_b->runtime = 0;
3400         }
3401         expires = cfs_b->runtime_expires;
3402         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3403
3404         if (!runtime)
3405                 return;
3406
3407         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3408
3409         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3410         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3411                 cfs_b->runtime = runtime;
3412         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3413 }
3414
3415 /*
3416  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3417  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3418  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3419  */
3420 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3421 {
3422         if (!cfs_bandwidth_used())
3423                 return;
3424
3425         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3426         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3427                 return;
3428
3429         /* ensure the group is not already throttled */
3430         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3431                 return;
3432
3433         /* update runtime allocation */
3434         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3435         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3436                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3437 }
3438
3439 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3440 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3441 {
3442         if (!cfs_bandwidth_used())
3443                 return;
3444
3445         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3446                 return;
3447
3448         /*
3449          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3450          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3451          */
3452         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3453                 return;
3454
3455         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3456 }
3457
3458 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3459 {
3460         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3461                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3462         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3463
3464         return HRTIMER_NORESTART;
3465 }
3466
3467 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3468 {
3469         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3470                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3471         ktime_t now;
3472         int overrun;
3473         int idle = 0;
3474
3475         for (;;) {
3476                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
3477                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
3478
3479                 if (!overrun)
3480                         break;
3481
3482                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3483         }
3484
3485         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3486 }
3487
3488 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3489 {
3490         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3491         cfs_b->runtime = 0;
3492         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3493         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3494
3495         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3496         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3497         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3498         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3499         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3500 }
3501
3502 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3503 {
3504         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3505         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3506 }
3507
3508 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
3509 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3510 {
3511         /*
3512          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
3513          * period or because we're racing with the tear-down path
3514          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
3515          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
3516          */
3517         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer)) &&
3518                hrtimer_try_to_cancel(&cfs_b->period_timer) < 0) {
3519                 /* bounce the lock to allow do_sched_cfs_period_timer to run */
3520                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3521                 cpu_relax();
3522                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3523                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
3524                 if (cfs_b->timer_active)
3525                         return;
3526         }
3527
3528         cfs_b->timer_active = 1;
3529         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
3530 }
3531
3532 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3533 {
3534         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3535         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
3536 }
3537
3538 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
3539 {
3540         struct cfs_rq *cfs_rq;
3541
3542         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3543                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3544
3545                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
3546                         continue;
3547
3548                 /*
3549                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
3550                  * there's some valid quota amount
3551                  */
3552                 cfs_rq->runtime_remaining = cfs_b->quota;
3553                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3554                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3555         }
3556 }
3557
3558 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3559 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3560 {
3561         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
3562 }
3563
3564 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
3565 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3566 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3567 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3568
3569 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3570 {
3571         return 0;
3572 }
3573
3574 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3575 {
3576         return 0;
3577 }
3578
3579 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3580                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3581 {
3582         return 0;
3583 }
3584
3585 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3586
3587 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3588 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3589 #endif
3590
3591 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3592 {
3593         return NULL;
3594 }
3595 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3596 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
3597
3598 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3599
3600 /**************************************************
3601  * CFS operations on tasks:
3602  */
3603
3604 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3605 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3606 {
3607         struct sched_entity *se = &p->se;
3608         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3609
3610         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
3611
3612         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
3613                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
3614                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
3615                 s64 delta = slice - ran;
3616
3617                 if (delta < 0) {
3618                         if (rq->curr == p)
3619                                 resched_task(p);
3620                         return;
3621                 }
3622
3623                 /*
3624                  * Don't schedule slices shorter than 10000ns, that just
3625                  * doesn't make sense. Rely on vruntime for fairness.
3626                  */
3627                 if (rq->curr != p)
3628                         delta = max_t(s64, 10000LL, delta);
3629
3630                 hrtick_start(rq, delta);
3631         }
3632 }
3633
3634 /*
3635  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
3636  * current task is from our class and nr_running is low enough
3637  * to matter.
3638  */
3639 static void hrtick_update(struct rq *rq)
3640 {
3641         struct task_struct *curr = rq->curr;
3642
3643         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
3644                 return;
3645
3646         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
3647                 hrtick_start_fair(rq, curr);
3648 }
3649 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
3650 static inline void
3651 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3652 {
3653 }
3654
3655 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
3656 {
3657 }
3658 #endif
3659
3660 /*
3661  * The enqueue_task method is called before nr_running is
3662  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
3663  * then put the task into the rbtree:
3664  */
3665 static void
3666 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3667 {
3668         struct cfs_rq *cfs_rq;
3669         struct sched_entity *se = &p->se;
3670
3671         for_each_sched_entity(se) {
3672                 if (se->on_rq)
3673                         break;
3674                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3675                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
3676
3677                 /*
3678                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3679                  *
3680                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3681                  * post the final h_nr_running increment below.
3682                 */
3683                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3684                         break;
3685                 cfs_rq->h_nr_running++;
3686
3687                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
3688         }
3689
3690         for_each_sched_entity(se) {
3691                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3692                 cfs_rq->h_nr_running++;
3693
3694                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3695                         break;
3696
3697                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3698                 update_entity_load_avg(se, 1);
3699         }
3700
3701         if (!se) {
3702                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
3703                 inc_nr_running(rq);
3704         }
3705         hrtick_update(rq);
3706 }
3707
3708 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
3709
3710 /*
3711  * The dequeue_task method is called before nr_running is
3712  * decreased. We remove the task from the rbtree and
3713  * update the fair scheduling stats:
3714  */
3715 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3716 {
3717         struct cfs_rq *cfs_rq;
3718         struct sched_entity *se = &p->se;
3719         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
3720
3721         for_each_sched_entity(se) {
3722                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3723                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
3724
3725                 /*
3726                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3727                  *
3728                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3729                  * post the final h_nr_running decrement below.
3730                 */
3731                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3732                         break;
3733                 cfs_rq->h_nr_running--;
3734
3735                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
3736                 if (cfs_rq->load.weight) {
3737                         /*
3738                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
3739                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
3740                          */
3741                         if (task_sleep && parent_entity(se))
3742                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
3743
3744                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
3745                         se = parent_entity(se);
3746                         break;
3747                 }
3748                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
3749         }
3750
3751         for_each_sched_entity(se) {
3752                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3753                 cfs_rq->h_nr_running--;
3754
3755                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3756                         break;
3757
3758                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3759                 update_entity_load_avg(se, 1);
3760         }
3761
3762         if (!se) {
3763                 dec_nr_running(rq);
3764                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
3765         }
3766         hrtick_update(rq);
3767 }
3768
3769 #ifdef CONFIG_SMP
3770 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
3771 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
3772 {
3773         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
3774 }
3775
3776 /*
3777  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
3778  * according to the scheduling class and "nice" value.
3779  *
3780  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
3781  * balance conservatively.
3782  */
3783 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
3784 {
3785         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3786         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
3787
3788         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
3789                 return total;
3790
3791         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
3792 }
3793
3794 /*
3795  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
3796  * according to the scheduling class and "nice" value.
3797  */
3798 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
3799 {
3800         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3801         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
3802
3803         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
3804                 return total;
3805
3806         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
3807 }
3808
3809 static unsigned long power_of(int cpu)
3810 {
3811         return cpu_rq(cpu)->cpu_power;
3812 }
3813
3814 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
3815 {
3816         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3817         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->nr_running);
3818         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
3819
3820         if (nr_running)
3821                 return load_avg / nr_running;
3822
3823         return 0;
3824 }
3825
3826 static void record_wakee(struct task_struct *p)
3827 {
3828         /*
3829          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
3830          * about the boundary, really active task won't care
3831          * about the loss.
3832          */
3833         if (jiffies > current->wakee_flip_decay_ts + HZ) {
3834                 current->wakee_flips = 0;
3835                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
3836         }
3837
3838         if (current->last_wakee != p) {
3839                 current->last_wakee = p;
3840                 current->wakee_flips++;
3841         }
3842 }
3843
3844 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
3845 {
3846         struct sched_entity *se = &p->se;
3847         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3848         u64 min_vruntime;
3849
3850 #ifndef CONFIG_64BIT
3851         u64 min_vruntime_copy;
3852
3853         do {
3854                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
3855                 smp_rmb();
3856                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3857         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
3858 #else
3859         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3860 #endif
3861
3862         se->vruntime -= min_vruntime;
3863         record_wakee(p);
3864 }
3865
3866 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3867 /*
3868  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
3869  *
3870  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
3871  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
3872  * can calculate the shift in shares.
3873  *
3874  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
3875  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
3876  * total group weight.
3877  *
3878  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
3879  * distribution (s_i) using:
3880  *
3881  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
3882  *
3883  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
3884  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
3885  * shares distribution (s_i):
3886  *
3887  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
3888  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
3889  *
3890  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
3891  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
3892  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
3893  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
3894  *
3895  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
3896  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
3897  *
3898  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
3899  *
3900  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
3901  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
3902  * weight and shares distributions like:
3903  *
3904  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
3905  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
3906  *
3907  * We can then compute the difference in effective weight by using:
3908  *
3909  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
3910  *
3911  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
3912  *
3913  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
3914  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
3915  * 4/7) times the weight of the group.
3916  */
3917 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
3918 {
3919         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
3920
3921         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
3922                 return wl;
3923
3924         for_each_sched_entity(se) {
3925                 long w, W;
3926
3927                 tg = se->my_q->tg;
3928
3929                 /*
3930                  * W = @wg + \Sum rw_j
3931                  */
3932                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
3933
3934                 /*
3935                  * w = rw_i + @wl
3936                  */
3937                 w = se->my_q->load.weight + wl;
3938
3939                 /*
3940                  * wl = S * s'_i; see (2)
3941                  */
3942                 if (W > 0 && w < W)
3943                         wl = (w * tg->shares) / W;
3944                 else
3945                         wl = tg->shares;
3946
3947                 /*
3948                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
3949                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
3950                  * calc_cfs_shares().
3951                  */
3952                 if (wl < MIN_SHARES)
3953                         wl = MIN_SHARES;
3954
3955                 /*
3956                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
3957                  */
3958                 wl -= se->load.weight;
3959
3960                 /*
3961                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
3962                  * the final effective load change on the root group. Since
3963                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
3964                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
3965                  * resulting from this level per the above.
3966                  */
3967                 wg = 0;
3968         }
3969
3970         return wl;
3971 }
3972 #else
3973
3974 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
3975 {
3976         return wl;
3977 }
3978
3979 #endif
3980
3981 static int wake_wide(struct task_struct *p)
3982 {
3983         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
3984
3985         /*
3986          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
3987          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
3988          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
3989          */
3990         if (p->wakee_flips > factor) {
3991                 /*
3992                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
3993                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
3994                  * it alone.
3995                  */
3996                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
3997                         return 1;
3998         }
3999
4000         return 0;
4001 }
4002
4003 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4004 {
4005         s64 this_load, load;
4006         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4007         unsigned long tl_per_task;
4008         struct task_group *tg;
4009         unsigned long weight;
4010         int balanced;
4011
4012         /*
4013          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
4014          * ourselves around too much.
4015          */
4016         if (wake_wide(p))
4017                 return 0;
4018
4019         idx       = sd->wake_idx;
4020         this_cpu  = smp_processor_id();
4021         prev_cpu  = task_cpu(p);
4022         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4023         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4024
4025         /*
4026          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4027          * effect of the currently running task from the load
4028          * of the current CPU:
4029          */
4030         if (sync) {
4031                 tg = task_group(current);
4032                 weight = current->se.load.weight;
4033
4034                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4035                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4036         }
4037
4038         tg = task_group(p);
4039         weight = p->se.load.weight;
4040
4041         /*
4042          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4043          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4044          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4045          * about that, so that's good too.
4046          *
4047          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4048          * task to be woken on this_cpu.
4049          */
4050         if (this_load > 0) {
4051                 s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4052
4053                 this_eff_load = 100;
4054                 this_eff_load *= power_of(prev_cpu);
4055                 this_eff_load *= this_load +
4056                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4057
4058                 prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4059                 prev_eff_load *= power_of(this_cpu);
4060                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4061
4062                 balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4063         } else
4064                 balanced = true;
4065
4066         /*
4067          * If the currently running task will sleep within
4068          * a reasonable amount of time then attract this newly
4069          * woken task:
4070          */
4071         if (sync && balanced)
4072                 return 1;
4073
4074         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4075         tl_per_task = cpu_avg_load_per_task(this_cpu);
4076
4077         if (balanced ||
4078             (this_load <= load &&
4079              this_load + target_load(prev_cpu, idx) <= tl_per_task)) {
4080                 /*
4081                  * This domain has SD_WAKE_AFFINE and
4082                  * p is cache cold in this domain, and
4083                  * there is no bad imbalance.
4084                  */
4085                 schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4086                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4087
4088                 return 1;
4089         }
4090         return 0;
4091 }
4092
4093 /*
4094  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4095  * domain.
4096  */
4097 static struct sched_group *
4098 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4099                   int this_cpu, int sd_flag)
4100 {
4101         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4102         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4103         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4104         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4105
4106         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4107                 load_idx = sd->wake_idx;
4108
4109         do {
4110                 unsigned long load, avg_load;
4111                 int local_group;
4112                 int i;
4113
4114                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4115                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4116                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4117                         continue;
4118
4119                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4120                                                sched_group_cpus(group));
4121
4122                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4123                 avg_load = 0;
4124
4125                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4126                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4127                         if (local_group)
4128                                 load = source_load(i, load_idx);
4129                         else
4130                                 load = target_load(i, load_idx);
4131
4132                         avg_load += load;
4133                 }
4134
4135                 /* Adjust by relative CPU power of the group */
4136                 avg_load = (avg_load * SCHED_POWER_SCALE) / group->sgp->power;
4137
4138                 if (local_group) {
4139                         this_load = avg_load;
4140                 } else if (avg_load < min_load) {
4141                         min_load = avg_load;
4142                         idlest = group;
4143                 }
4144         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4145
4146         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4147                 return NULL;
4148         return idlest;
4149 }
4150
4151 /*
4152  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4153  */
4154 static int
4155 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4156 {
4157         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4158         int idlest = -1;
4159         int i;
4160
4161         /* Traverse only the allowed CPUs */
4162         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4163                 load = weighted_cpuload(i);
4164
4165                 if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4166                         min_load = load;
4167                         idlest = i;
4168                 }
4169         }
4170
4171         return idlest;
4172 }
4173
4174 /*
4175  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4176  */
4177 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4178 {
4179         struct sched_domain *sd;
4180         struct sched_group *sg;
4181         int i = task_cpu(p);
4182
4183         if (idle_cpu(target))
4184                 return target;
4185
4186         /*
4187          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4188          */
4189         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4190                 return i;
4191
4192         /*
4193          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4194          */
4195         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4196         for_each_lower_domain(sd) {
4197                 sg = sd->groups;
4198                 do {
4199                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4200                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4201                                 goto next;
4202
4203                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4204                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4205                                         goto next;
4206                         }
4207
4208                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4209                                         tsk_cpus_allowed(p));
4210                         goto done;
4211 next:
4212                         sg = sg->next;
4213                 } while (sg != sd->groups);
4214         }
4215 done:
4216         return target;
4217 }
4218
4219 /*
4220  * sched_balance_self: balance the current task (running on cpu) in domains
4221  * that have the 'flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_FORK and
4222  * SD_BALANCE_EXEC.
4223  *
4224  * Balance, ie. select the least loaded group.
4225  *
4226  * Returns the target CPU number, or the same CPU if no balancing is needed.
4227  *
4228  * preempt must be disabled.
4229  */
4230 static int
4231 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4232 {
4233         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4234         int cpu = smp_processor_id();
4235         int new_cpu = cpu;
4236         int want_affine = 0;
4237         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4238
4239         if (p->nr_cpus_allowed == 1)
4240                 return prev_cpu;
4241
4242         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4243                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
4244                         want_affine = 1;
4245                 new_cpu = prev_cpu;
4246         }
4247
4248         rcu_read_lock();
4249         for_each_domain(cpu, tmp) {
4250                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4251                         continue;
4252
4253                 /*
4254                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4255                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4256                  */
4257                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4258                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4259                         affine_sd = tmp;
4260                         break;
4261                 }
4262
4263                 if (tmp->flags & sd_flag)
4264                         sd = tmp;
4265         }
4266
4267         if (affine_sd) {
4268                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4269                         prev_cpu = cpu;
4270
4271                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
4272                 goto unlock;
4273         }
4274
4275         while (sd) {
4276                 struct sched_group *group;
4277                 int weight;
4278
4279                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4280                         sd = sd->child;
4281                         continue;
4282                 }
4283
4284                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4285                 if (!group) {
4286                         sd = sd->child;
4287                         continue;
4288                 }
4289
4290                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4291                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4292                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4293                         sd = sd->child;
4294                         continue;
4295                 }
4296
4297                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4298                 cpu = new_cpu;
4299                 weight = sd->span_weight;
4300                 sd = NULL;
4301                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4302                         if (weight <= tmp->span_weight)
4303                                 break;
4304                         if (tmp->flags & sd_flag)
4305                                 sd = tmp;
4306                 }
4307                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4308         }
4309 unlock:
4310         rcu_read_unlock();
4311
4312         return new_cpu;
4313 }
4314
4315 /*
4316  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4317  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4318  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4319  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4320  */
4321 static void
4322 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4323 {
4324         struct sched_entity *se = &p->se;
4325         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4326
4327         /*
4328          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
4329          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
4330          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
4331          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
4332          */
4333         if (se->avg.decay_count) {
4334                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
4335                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
4336                                                 &cfs_rq->removed_load);
4337         }
4338 }
4339 #endif /* CONFIG_SMP */
4340
4341 static unsigned long
4342 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4343 {
4344         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
4345
4346         /*
4347          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
4348          * to virtual-time in his units.
4349          *
4350          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
4351          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
4352          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
4353          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
4354          * be smaller, again penalizing the lighter task.
4355          *
4356          * This is especially important for buddies when the leftmost
4357          * task is higher priority than the buddy.
4358          */
4359         return calc_delta_fair(gran, se);
4360 }
4361
4362 /*
4363  * Should 'se' preempt 'curr'.
4364  *
4365  *             |s1
4366  *        |s2
4367  *   |s3
4368  *         g
4369  *      |<--->|c
4370  *
4371  *  w(c, s1) = -1
4372  *  w(c, s2) =  0
4373  *  w(c, s3) =  1
4374  *
4375  */
4376 static int
4377 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4378 {
4379         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
4380
4381         if (vdiff <= 0)
4382                 return -1;
4383
4384         gran = wakeup_gran(curr, se);
4385         if (vdiff > gran)
4386                 return 1;
4387
4388         return 0;
4389 }
4390
4391 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
4392 {
4393         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4394                 return;
4395
4396         for_each_sched_entity(se)
4397                 cfs_rq_of(se)->last = se;
4398 }
4399
4400 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
4401 {
4402         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4403                 return;
4404
4405         for_each_sched_entity(se)
4406                 cfs_rq_of(se)->next = se;
4407 }
4408
4409 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
4410 {
4411         for_each_sched_entity(se)
4412                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
4413 }
4414
4415 /*
4416  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4417  */
4418 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
4419 {
4420         struct task_struct *curr = rq->curr;
4421         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
4422         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4423         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
4424         int next_buddy_marked = 0;
4425
4426         if (unlikely(se == pse))
4427                 return;
4428
4429         /*
4430          * This is possible from callers such as move_task(), in which we
4431          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
4432          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
4433          * next-buddy nomination below.
4434          */
4435         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
4436                 return;
4437
4438         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
4439                 set_next_buddy(pse);
4440                 next_buddy_marked = 1;
4441         }
4442
4443         /*
4444          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
4445          * wake up path.
4446          *
4447          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
4448          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
4449          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
4450          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
4451          * below.
4452          */
4453         if (test_tsk_need_resched(curr))
4454                 return;
4455
4456         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
4457         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
4458             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
4459                 goto preempt;
4460
4461         /*
4462          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
4463          * is driven by the tick):
4464          */
4465         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
4466                 return;
4467
4468         find_matching_se(&se, &pse);
4469         update_curr(cfs_rq_of(se));
4470         BUG_ON(!pse);
4471         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
4472                 /*
4473                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
4474                  * triggering this preemption.
4475                  */
4476                 if (!next_buddy_marked)
4477                         set_next_buddy(pse);
4478                 goto preempt;
4479         }
4480
4481         return;
4482
4483 preempt:
4484         resched_task(curr);
4485         /*
4486          * Only set the backward buddy when the current task is still
4487          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
4488          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
4489          * point, either of which can * drop the rq lock.
4490          *
4491          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
4492          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
4493          */
4494         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
4495                 return;
4496
4497         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
4498                 set_last_buddy(se);
4499 }
4500
4501 static struct task_struct *pick_next_task_fair(struct rq *rq)
4502 {
4503         struct task_struct *p;
4504         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
4505         struct sched_entity *se;
4506
4507         if (!cfs_rq->nr_running)
4508                 return NULL;
4509
4510         do {
4511                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
4512                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4513                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4514         } while (cfs_rq);
4515
4516         p = task_of(se);
4517         if (hrtick_enabled(rq))
4518                 hrtick_start_fair(rq, p);
4519
4520         return p;
4521 }
4522
4523 /*
4524  * Account for a descheduled task:
4525  */
4526 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4527 {
4528         struct sched_entity *se = &prev->se;
4529         struct cfs_rq *cfs_rq;
4530
4531         for_each_sched_entity(se) {
4532                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4533                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
4534         }
4535 }
4536
4537 /*
4538  * sched_yield() is very simple
4539  *
4540  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
4541  */
4542 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
4543 {
4544         struct task_struct *curr = rq->curr;
4545         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4546         struct sched_entity *se = &curr->se;
4547
4548         /*
4549          * Are we the only task in the tree?
4550          */
4551         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
4552                 return;
4553
4554         clear_buddies(cfs_rq, se);
4555
4556         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
4557                 update_rq_clock(rq);
4558                 /*
4559                  * Update run-time statistics of the 'current'.
4560                  */
4561                 update_curr(cfs_rq);
4562                 /*
4563                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
4564                  * so we don't do microscopic update in schedule()
4565                  * and double the fastpath cost.
4566                  */
4567                  rq->skip_clock_update = 1;
4568         }
4569
4570         set_skip_buddy(se);
4571 }
4572
4573 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
4574 {
4575         struct sched_entity *se = &p->se;
4576
4577         /* throttled hierarchies are not runnable */
4578         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
4579                 return false;
4580
4581         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
4582         set_next_buddy(se);
4583
4584         yield_task_fair(rq);
4585
4586         return true;
4587 }
4588
4589 #ifdef CONFIG_SMP
4590 /**************************************************
4591  * Fair scheduling class load-balancing methods.
4592  *
4593  * BASICS
4594  *
4595  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
4596  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
4597  * time to each task. This is expressed in the following equation:
4598  *
4599  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
4600  *
4601  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
4602  * W_i,0 is defined as:
4603  *
4604  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
4605  *
4606  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
4607  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
4608  *
4609  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
4610  * weight:
4611  *
4612  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
4613  *
4614  * P_i is the cpu power (or compute capacity) of cpu i, typically it is the
4615  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
4616  * can also include other factors [XXX].
4617  *
4618  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
4619  * directly from (1):
4620  *
4621  *   imb_i,j = max{ avg(W/P), W_i/P_i } - min{ avg(W/P), W_j/P_j }    (4)
4622  *
4623  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
4624  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
4625  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
4626  *
4627  * [XXX expand on:
4628  *     - infeasible weights;
4629  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
4630  *
4631  *
4632  * SCHED DOMAINS
4633  *
4634  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
4635  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
4636  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
4637  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
4638  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
4639  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
4640  * the groups.
4641  *
4642  * This yields:
4643  *
4644  *     log_2 n     1     n
4645  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
4646  *     i = 0      2^i   2^i
4647  *                               `- size of each group
4648  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
4649  *         |         `- freq
4650  *         `- sum over all levels
4651  *
4652  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
4653  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
4654  *
4655  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
4656  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
4657  *
4658  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
4659  *
4660  *             log_2 n     
4661  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
4662  *             k = 0
4663  *
4664  * And you'll find that:
4665  *
4666  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
4667  *
4668  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
4669  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
4670  * of:
4671  *
4672  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
4673  *
4674  *
4675  * WORK CONSERVING
4676  *
4677  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
4678  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
4679  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
4680  *
4681  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
4682  * time.
4683  *
4684  * [XXX more?]
4685  *
4686  *
4687  * CGROUPS
4688  *
4689  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
4690  *
4691  *                                s_k,i
4692  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
4693  *                                 S_k
4694  *
4695  * Where
4696  *
4697  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
4698  *
4699  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
4700  *
4701  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
4702  * property.
4703  *
4704  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
4705  *      rewrite all of this once again.]
4706  */ 
4707
4708 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
4709
4710 enum fbq_type { regular, remote, all };
4711
4712 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
4713 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
4714 #define LBF_DST_PINNED  0x04
4715 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
4716
4717 struct lb_env {
4718         struct sched_domain     *sd;
4719
4720         struct rq               *src_rq;
4721         int                     src_cpu;
4722
4723         int                     dst_cpu;
4724         struct rq               *dst_rq;
4725
4726         struct cpumask          *dst_grpmask;
4727         int                     new_dst_cpu;
4728         enum cpu_idle_type      idle;
4729         long                    imbalance;
4730         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
4731         struct cpumask          *cpus;
4732
4733         unsigned int            flags;
4734
4735         unsigned int            loop;
4736         unsigned int            loop_break;
4737         unsigned int            loop_max;
4738
4739         enum fbq_type           fbq_type;
4740 };
4741
4742 /*
4743  * move_task - move a task from one runqueue to another runqueue.
4744  * Both runqueues must be locked.
4745  */
4746 static void move_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4747 {
4748         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
4749         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
4750         activate_task(env->dst_rq, p, 0);
4751         check_preempt_curr(env->dst_rq, p, 0);
4752 }
4753
4754 /*
4755  * Is this task likely cache-hot:
4756  */
4757 static int
4758 task_hot(struct task_struct *p, u64 now, struct sched_domain *sd)
4759 {
4760         s64 delta;
4761
4762         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
4763                 return 0;
4764
4765         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
4766                 return 0;
4767
4768         /*
4769          * Buddy candidates are cache hot:
4770          */
4771         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && this_rq()->nr_running &&
4772                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
4773                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
4774                 return 1;
4775
4776         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
4777                 return 1;
4778         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
4779                 return 0;
4780
4781         delta = now - p->se.exec_start;
4782
4783         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
4784 }
4785
4786 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4787 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
4788 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4789 {
4790         int src_nid, dst_nid;
4791
4792         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults ||
4793             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
4794                 return false;
4795         }
4796
4797         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4798         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4799
4800         if (src_nid == dst_nid)
4801                 return false;
4802
4803         /* Always encourage migration to the preferred node. */
4804         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
4805                 return true;
4806
4807         /* If both task and group weight improve, this move is a winner. */
4808         if (task_weight(p, dst_nid) > task_weight(p, src_nid) &&
4809             group_weight(p, dst_nid) > group_weight(p, src_nid))
4810                 return true;
4811
4812         return false;
4813 }
4814
4815
4816 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4817 {
4818         int src_nid, dst_nid;
4819
4820         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
4821                 return false;
4822
4823         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
4824                 return false;
4825
4826         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4827         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4828
4829         if (src_nid == dst_nid)
4830                 return false;
4831
4832         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
4833         if (src_nid == p->numa_preferred_nid)
4834                 return true;
4835
4836         /* If either task or group weight get worse, don't do it. */
4837         if (task_weight(p, dst_nid) < task_weight(p, src_nid) ||
4838             group_weight(p, dst_nid) < group_weight(p, src_nid))
4839                 return true;
4840
4841         return false;
4842 }
4843
4844 #else
4845 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
4846                                              struct lb_env *env)
4847 {
4848         return false;
4849 }
4850
4851 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
4852                                              struct lb_env *env)
4853 {
4854         return false;
4855 }
4856 #endif
4857
4858 /*
4859  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
4860  */
4861 static
4862 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4863 {
4864         int tsk_cache_hot = 0;
4865         /*
4866          * We do not migrate tasks that are:
4867          * 1) throttled_lb_pair, or
4868          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
4869          * 3) running (obviously), or
4870          * 4) are cache-hot on their current CPU.
4871          */
4872         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
4873                 return 0;
4874
4875         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
4876                 int cpu;
4877
4878                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
4879
4880                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
4881
4882                 /*
4883                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
4884                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
4885                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
4886                  *
4887                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
4888                  * one in current iteration.
4889                  */
4890                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
4891                         return 0;
4892
4893                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
4894                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
4895                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
4896                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
4897                                 env->new_dst_cpu = cpu;
4898                                 break;
4899                         }
4900                 }
4901
4902                 return 0;
4903         }
4904
4905         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
4906         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
4907
4908         if (task_running(env->src_rq, p)) {
4909                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
4910                 return 0;
4911         }
4912
4913         /*
4914          * Aggressive migration if:
4915          * 1) destination numa is preferred
4916          * 2) task is cache cold, or
4917          * 3) too many balance attempts have failed.
4918          */
4919         tsk_cache_hot = task_hot(p, rq_clock_task(env->src_rq), env->sd);
4920         if (!tsk_cache_hot)
4921                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
4922
4923         if (migrate_improves_locality(p, env)) {
4924 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4925                 if (tsk_cache_hot) {
4926                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
4927                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
4928                 }
4929 #endif
4930                 return 1;
4931         }
4932
4933         if (!tsk_cache_hot ||
4934                 env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
4935
4936                 if (tsk_cache_hot) {
4937                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
4938                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
4939                 }
4940
4941                 return 1;
4942         }
4943
4944         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
4945         return 0;
4946 }
4947
4948 /*
4949  * move_one_task tries to move exactly one task from busiest to this_rq, as
4950  * part of active balancing operations within "domain".
4951  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
4952  *
4953  * Called with both runqueues locked.
4954  */
4955 static int move_one_task(struct lb_env *env)
4956 {
4957         struct task_struct *p, *n;
4958
4959         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
4960                 if (!can_migrate_task(p, env))
4961                         continue;
4962
4963                 move_task(p, env);
4964                 /*
4965                  * Right now, this is only the second place move_task()
4966                  * is called, so we can safely collect move_task()
4967                  * stats here rather than inside move_task().
4968                  */
4969                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
4970                 return 1;
4971         }
4972         return 0;
4973 }
4974
4975 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
4976
4977 /*
4978  * move_tasks tries to move up to imbalance weighted load from busiest to
4979  * this_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
4980  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
4981  *
4982  * Called with both runqueues locked.
4983  */
4984 static int move_tasks(struct lb_env *env)
4985 {
4986         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
4987         struct task_struct *p;
4988         unsigned long load;
4989         int pulled = 0;
4990
4991         if (env->imbalance <= 0)
4992                 return 0;
4993
4994         while (!list_empty(tasks)) {
4995                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
4996
4997                 env->loop++;
4998                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
4999                 if (env->loop > env->loop_max)
5000                         break;
5001
5002                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5003                 if (env->loop > env->loop_break) {
5004                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5005                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5006                         break;
5007                 }
5008
5009                 if (!can_migrate_task(p, env))
5010                         goto next;
5011
5012                 load = task_h_load(p);
5013
5014                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5015                         goto next;
5016
5017                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5018                         goto next;
5019
5020                 move_task(p, env);
5021                 pulled++;
5022                 env->imbalance -= load;
5023
5024 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5025                 /*
5026                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5027                  * kernels will stop after the first task is pulled to minimize
5028                  * the critical section.
5029                  */
5030                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5031                         break;
5032 #endif
5033
5034                 /*
5035                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5036                  * weighted load.
5037                  */
5038                 if (env->imbalance <= 0)
5039                         break;
5040
5041                 continue;
5042 next:
5043                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5044         }
5045
5046         /*
5047          * Right now, this is one of only two places move_task() is called,
5048          * so we can safely collect move_task() stats here rather than
5049          * inside move_task().
5050          */
5051         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], pulled);
5052
5053         return pulled;
5054 }
5055
5056 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5057 /*
5058  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
5059  */
5060 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
5061 {
5062         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5063         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5064
5065         /* throttled entities do not contribute to load */
5066         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5067                 return;
5068
5069         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
5070
5071         if (se) {
5072                 update_entity_load_avg(se, 1);
5073                 /*
5074                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
5075                  * list removal.  This generally implies that all our children
5076                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
5077                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
5078                  * at enqueue.
5079                  *
5080                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
5081                  */
5082                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
5083                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5084         } else {
5085                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5086                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
5087         }
5088 }
5089
5090 static void update_blocked_averages(int cpu)
5091 {
5092         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5093         struct cfs_rq *cfs_rq;
5094         unsigned long flags;
5095
5096         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5097         update_rq_clock(rq);
5098         /*
5099          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5100          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5101          */
5102         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5103                 /*
5104                  * Note: We may want to consider periodically releasing
5105                  * rq->lock about these updates so that creating many task
5106                  * groups does not result in continually extending hold time.
5107                  */
5108                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
5109         }
5110
5111         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5112 }
5113
5114 /*
5115  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5116  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5117  * group is a fraction of its parents load.
5118  */
5119 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5120 {
5121         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5122         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5123         unsigned long now = jiffies;
5124         unsigned long load;
5125
5126         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5127                 return;
5128
5129         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5130         for_each_sched_entity(se) {
5131                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5132                 cfs_rq->h_load_next = se;
5133                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5134                         break;
5135         }
5136
5137         if (!se) {
5138                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
5139                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5140         }
5141
5142         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5143                 load = cfs_rq->h_load;
5144                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
5145                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5146                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5147                 cfs_rq->h_load = load;
5148                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5149         }
5150 }
5151
5152 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5153 {
5154         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5155
5156         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5157         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
5158                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5159 }
5160 #else
5161 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5162 {
5163 }
5164
5165 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5166 {
5167         return p->se.avg.load_avg_contrib;
5168 }
5169 #endif
5170
5171 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5172 /*
5173  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5174  */
5175 struct sg_lb_stats {
5176         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5177         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5178         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5179         unsigned long load_per_task;
5180         unsigned long group_power;
5181         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5182         unsigned int group_capacity;
5183         unsigned int idle_cpus;
5184         unsigned int group_weight;
5185         int group_imb; /* Is there an imbalance in the group ? */
5186         int group_has_capacity; /* Is there extra capacity in the group? */
5187 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5188         unsigned int nr_numa_running;
5189         unsigned int nr_preferred_running;
5190 #endif
5191 };
5192
5193 /*
5194  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5195  *               during load balancing.
5196  */
5197 struct sd_lb_stats {
5198         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5199         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5200         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5201         unsigned long total_pwr;        /* Total power of all groups in sd */
5202         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5203
5204         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5205         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5206 };
5207
5208 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
5209 {
5210         /*
5211          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
5212          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
5213          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
5214          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
5215          */
5216         *sds = (struct sd_lb_stats){
5217                 .busiest = NULL,
5218                 .local = NULL,
5219                 .total_load = 0UL,
5220                 .total_pwr = 0UL,
5221                 .busiest_stat = {
5222                         .avg_load = 0UL,
5223                 },
5224         };
5225 }
5226
5227 /**
5228  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
5229  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
5230  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
5231  *
5232  * Return: The load index.
5233  */
5234 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
5235                                         enum cpu_idle_type idle)
5236 {
5237         int load_idx;
5238
5239         switch (idle) {
5240         case CPU_NOT_IDLE:
5241                 load_idx = sd->busy_idx;
5242                 break;
5243
5244         case CPU_NEWLY_IDLE:
5245                 load_idx = sd->newidle_idx;
5246                 break;
5247         default:
5248                 load_idx = sd->idle_idx;
5249                 break;
5250         }
5251
5252         return load_idx;
5253 }
5254
5255 static unsigned long default_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5256 {
5257         return SCHED_POWER_SCALE;
5258 }
5259
5260 unsigned long __weak arch_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5261 {
5262         return default_scale_freq_power(sd, cpu);
5263 }
5264
5265 static unsigned long default_scale_smt_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5266 {
5267         unsigned long weight = sd->span_weight;
5268         unsigned long smt_gain = sd->smt_gain;
5269
5270         smt_gain /= weight;
5271
5272         return smt_gain;
5273 }
5274
5275 unsigned long __weak arch_scale_smt_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5276 {
5277         return default_scale_smt_power(sd, cpu);
5278 }
5279
5280 static unsigned long scale_rt_power(int cpu)
5281 {
5282         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5283         u64 total, available, age_stamp, avg;
5284
5285         /*
5286          * Since we're reading these variables without serialization make sure
5287          * we read them once before doing sanity checks on them.
5288          */
5289         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
5290         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
5291
5292         total = sched_avg_period() + (rq_clock(rq) - age_stamp);
5293
5294         if (unlikely(total < avg)) {
5295                 /* Ensures that power won't end up being negative */
5296                 available = 0;
5297         } else {
5298                 available = total - avg;
5299         }
5300
5301         if (unlikely((s64)total < SCHED_POWER_SCALE))
5302                 total = SCHED_POWER_SCALE;
5303
5304         total >>= SCHED_POWER_SHIFT;
5305
5306         return div_u64(available, total);
5307 }
5308
5309 static void update_cpu_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5310 {
5311         unsigned long weight = sd->span_weight;
5312         unsigned long power = SCHED_POWER_SCALE;
5313         struct sched_group *sdg = sd->groups;
5314
5315         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUPOWER) && weight > 1) {
5316                 if (sched_feat(ARCH_POWER))
5317                         power *= arch_scale_smt_power(sd, cpu);
5318                 else
5319                         power *= default_scale_smt_power(sd, cpu);
5320
5321                 power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
5322         }
5323
5324         sdg->sgp->power_orig = power;
5325
5326         if (sched_feat(ARCH_POWER))
5327                 power *= arch_scale_freq_power(sd, cpu);
5328         else
5329                 power *= default_scale_freq_power(sd, cpu);
5330
5331         power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
5332
5333         power *= scale_rt_power(cpu);
5334         power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
5335
5336         if (!power)
5337                 power = 1;
5338
5339         cpu_rq(cpu)->cpu_power = power;
5340         sdg->sgp->power = power;
5341 }
5342
5343 void update_group_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5344 {
5345         struct sched_domain *child = sd->child;
5346         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
5347         unsigned long power, power_orig;
5348         unsigned long interval;
5349
5350         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
5351         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
5352         sdg->sgp->next_update = jiffies + interval;
5353
5354         if (!child) {
5355                 update_cpu_power(sd, cpu);
5356                 return;
5357         }
5358
5359         power_orig = power = 0;
5360
5361         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
5362                 /*
5363                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
5364                  * span the current group.
5365                  */
5366
5367                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
5368                         struct sched_group_power *sgp;
5369                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5370
5371                         /*
5372                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_power()
5373                          * gets here before we've attached the domains to the
5374                          * runqueues.
5375                          *
5376                          * Use power_of(), which is set irrespective of domains
5377                          * in update_cpu_power().
5378                          *
5379                          * This avoids power/power_orig from being 0 and
5380                          * causing divide-by-zero issues on boot.
5381                          *
5382                          * Runtime updates will correct power_orig.
5383                          */
5384                         if (unlikely(!rq->sd)) {
5385                                 power_orig += power_of(cpu);
5386                                 power += power_of(cpu);
5387                                 continue;
5388                         }
5389
5390                         sgp = rq->sd->groups->sgp;
5391                         power_orig += sgp->power_orig;
5392                         power += sgp->power;
5393                 }
5394         } else  {
5395                 /*
5396                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
5397                  * span the current group.
5398                  */ 
5399
5400                 group = child->groups;
5401                 do {
5402                         power_orig += group->sgp->power_orig;
5403                         power += group->sgp->power;
5404                         group = group->next;
5405                 } while (group != child->groups);
5406         }
5407
5408         sdg->sgp->power_orig = power_orig;
5409         sdg->sgp->power = power;
5410 }
5411
5412 /*
5413  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
5414  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
5415  * which on its own isn't powerful enough.
5416  *
5417  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
5418  */
5419 static inline int
5420 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
5421 {
5422         /*
5423          * Only siblings can have significantly less than SCHED_POWER_SCALE
5424          */
5425         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUPOWER))
5426                 return 0;
5427
5428         /*
5429          * If ~90% of the cpu_power is still there, we're good.
5430          */
5431         if (group->sgp->power * 32 > group->sgp->power_orig * 29)
5432                 return 1;
5433
5434         return 0;
5435 }
5436
5437 /*
5438  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
5439  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
5440  *
5441  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
5442  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
5443  * Something like:
5444  *
5445  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
5446  *              *     * * *
5447  *
5448  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
5449  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
5450  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
5451  *
5452  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
5453  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
5454  * moving tasks due to affinity constraints.
5455  *
5456  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
5457  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
5458  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
5459  * to create an effective group imbalance.
5460  *
5461  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
5462  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
5463  * subtle and fragile situation.
5464  */
5465
5466 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
5467 {
5468         return group->sgp->imbalance;
5469 }
5470
5471 /*
5472  * Compute the group capacity.
5473  *
5474  * Avoid the issue where N*frac(smt_power) >= 1 creates 'phantom' cores by
5475  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
5476  * and limit power unit capacity with that.
5477  */
5478 static inline int sg_capacity(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
5479 {
5480         unsigned int capacity, smt, cpus;
5481         unsigned int power, power_orig;
5482
5483         power = group->sgp->power;
5484         power_orig = group->sgp->power_orig;
5485         cpus = group->group_weight;
5486
5487         /* smt := ceil(cpus / power), assumes: 1 < smt_power < 2 */
5488         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_POWER_SCALE * cpus, power_orig);
5489         capacity = cpus / smt; /* cores */
5490
5491         capacity = min_t(unsigned, capacity, DIV_ROUND_CLOSEST(power, SCHED_POWER_SCALE));
5492         if (!capacity)
5493                 capacity = fix_small_capacity(env->sd, group);
5494
5495         return capacity;
5496 }
5497
5498 /**
5499  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
5500  * @env: The load balancing environment.
5501  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
5502  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
5503  * @local_group: Does group contain this_cpu.
5504  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
5505  */
5506 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
5507                         struct sched_group *group, int load_idx,
5508                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs)
5509 {
5510         unsigned long load;
5511         int i;
5512
5513         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
5514
5515         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5516                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
5517
5518                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5519                 if (local_group)
5520                         load = target_load(i, load_idx);
5521                 else
5522                         load = source_load(i, load_idx);
5523
5524                 sgs->group_load += load;
5525                 sgs->sum_nr_running += rq->nr_running;
5526 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5527                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
5528                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
5529 #endif
5530                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
5531                 if (idle_cpu(i))
5532                         sgs->idle_cpus++;
5533         }
5534
5535         /* Adjust by relative CPU power of the group */
5536         sgs->group_power = group->sgp->power;
5537         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_POWER_SCALE) / sgs->group_power;
5538
5539         if (sgs->sum_nr_running)
5540                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
5541
5542         sgs->group_weight = group->group_weight;
5543
5544         sgs->group_imb = sg_imbalanced(group);
5545         sgs->group_capacity = sg_capacity(env, group);
5546
5547         if (sgs->group_capacity > sgs->sum_nr_running)
5548                 sgs->group_has_capacity = 1;
5549 }
5550
5551 /**
5552  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
5553  * @env: The load balancing environment.
5554  * @sds: sched_domain statistics
5555  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
5556  * @sgs: sched_group statistics
5557  *
5558  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
5559  * busiest group.
5560  *
5561  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
5562  * busiest group. %false otherwise.
5563  */
5564 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
5565                                    struct sd_lb_stats *sds,
5566                                    struct sched_group *sg,
5567                                    struct sg_lb_stats *sgs)
5568 {
5569         if (sgs->avg_load <= sds->busiest_stat.avg_load)
5570                 return false;
5571
5572         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity)
5573                 return true;
5574
5575         if (sgs->group_imb)
5576                 return true;
5577
5578         /*
5579          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
5580          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
5581          * higher than ourself as busy.
5582          */
5583         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && sgs->sum_nr_running &&
5584             env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
5585                 if (!sds->busiest)
5586                         return true;
5587
5588                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
5589                         return true;
5590         }
5591
5592         return false;
5593 }
5594
5595 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5596 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
5597 {
5598         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
5599                 return regular;
5600         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
5601                 return remote;
5602         return all;
5603 }
5604
5605 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
5606 {
5607         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
5608                 return regular;
5609         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
5610                 return remote;
5611         return all;
5612 }
5613 #else
5614 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
5615 {
5616         return all;
5617 }
5618
5619 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
5620 {
5621         return regular;
5622 }
5623 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
5624
5625 /**
5626  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
5627  * @env: The load balancing environment.
5628  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
5629  */
5630 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5631 {
5632         struct sched_domain *child = env->sd->child;
5633         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
5634         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
5635         int load_idx, prefer_sibling = 0;
5636
5637         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
5638                 prefer_sibling = 1;
5639
5640         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
5641
5642         do {
5643                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
5644                 int local_group;
5645
5646                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
5647                 if (local_group) {
5648                         sds->local = sg;
5649                         sgs = &sds->local_stat;
5650
5651                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
5652                             time_after_eq(jiffies, sg->sgp->next_update))
5653                                 update_group_power(env->sd, env->dst_cpu);
5654                 }
5655
5656                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs);
5657
5658                 if (local_group)
5659                         goto next_group;
5660
5661                 /*
5662                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
5663                  * first, lower the sg capacity to one so that we'll try
5664                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
5665                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
5666                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity. The
5667                  * extra check prevents the case where you always pull from the
5668                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
5669                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
5670                  */
5671                 if (prefer_sibling && sds->local &&
5672                     sds->local_stat.group_has_capacity)
5673                         sgs->group_capacity = min(sgs->group_capacity, 1U);
5674
5675                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
5676                         sds->busiest = sg;
5677                         sds->busiest_stat = *sgs;
5678                 }
5679
5680 next_group:
5681                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
5682                 sds->total_load += sgs->group_load;
5683                 sds->total_pwr += sgs->group_power;
5684
5685                 sg = sg->next;
5686         } while (sg != env->sd->groups);
5687
5688         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
5689                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
5690 }
5691
5692 /**
5693  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
5694  *                      sched doman.
5695  *
5696  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
5697  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
5698  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
5699  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
5700  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
5701  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
5702  *
5703  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
5704  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
5705  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
5706  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
5707  * number.
5708  *
5709  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
5710  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
5711  *
5712  * @env: The load balancing environment.
5713  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
5714  */
5715 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5716 {
5717         int busiest_cpu;
5718
5719         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
5720                 return 0;
5721
5722         if (!sds->busiest)
5723                 return 0;
5724
5725         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
5726         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
5727                 return 0;
5728
5729         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
5730                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_power,
5731                 SCHED_POWER_SCALE);
5732
5733         return 1;
5734 }
5735
5736 /**
5737  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
5738  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
5739  *                      load balancing.
5740  * @env: The load balancing environment.
5741  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
5742  */
5743 static inline
5744 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5745 {
5746         unsigned long tmp, pwr_now = 0, pwr_move = 0;
5747         unsigned int imbn = 2;
5748         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
5749         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5750
5751         local = &sds->local_stat;
5752         busiest = &sds->busiest_stat;
5753
5754         if (!local->sum_nr_running)
5755                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
5756         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
5757                 imbn = 1;
5758
5759         scaled_busy_load_per_task =
5760                 (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5761                 busiest->group_power;
5762
5763         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
5764             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
5765                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
5766                 return;
5767         }
5768
5769         /*
5770          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
5771          * however we may be able to increase total CPU power used by
5772          * moving them.
5773          */
5774
5775         pwr_now += busiest->group_power *
5776                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
5777         pwr_now += local->group_power *
5778                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
5779         pwr_now /= SCHED_POWER_SCALE;
5780
5781         /* Amount of load we'd subtract */
5782         tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5783                 busiest->group_power;
5784         if (busiest->avg_load > tmp) {
5785                 pwr_move += busiest->group_power *
5786                             min(busiest->load_per_task,
5787                                 busiest->avg_load - tmp);
5788         }
5789
5790         /* Amount of load we'd add */
5791         if (busiest->avg_load * busiest->group_power <
5792             busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) {
5793                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_power) /
5794                       local->group_power;
5795         } else {
5796                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5797                       local->group_power;
5798         }
5799         pwr_move += local->group_power *
5800                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
5801         pwr_move /= SCHED_POWER_SCALE;
5802
5803         /* Move if we gain throughput */
5804         if (pwr_move > pwr_now)
5805                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
5806 }
5807
5808 /**
5809  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
5810  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
5811  * @env: load balance environment
5812  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
5813  */
5814 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5815 {
5816         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
5817         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5818
5819         local = &sds->local_stat;
5820         busiest = &sds->busiest_stat;
5821
5822         if (busiest->group_imb) {
5823                 /*
5824                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
5825                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
5826                  */
5827                 busiest->load_per_task =
5828                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
5829         }
5830
5831         /*
5832          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
5833          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
5834          * its cpu_power, while calculating max_load..)
5835          */
5836         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
5837             local->avg_load >= sds->avg_load) {
5838                 env->imbalance = 0;
5839                 return fix_small_imbalance(env, sds);
5840         }
5841
5842         if (!busiest->group_imb) {
5843                 /*
5844                  * Don't want to pull so many tasks that a group would go idle.
5845                  * Except of course for the group_imb case, since then we might
5846                  * have to drop below capacity to reach cpu-load equilibrium.
5847                  */
5848                 load_above_capacity =
5849                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity);
5850
5851                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_POWER_SCALE);
5852                 load_above_capacity /= busiest->group_power;
5853         }
5854
5855         /*
5856          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
5857          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
5858          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
5859          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
5860          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
5861          * for the minimum possible imbalance.
5862          */
5863         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
5864
5865         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
5866         env->imbalance = min(
5867                 max_pull * busiest->group_power,
5868                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_power
5869         ) / SCHED_POWER_SCALE;
5870
5871         /*
5872          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
5873          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
5874          * a think about bumping its value to force at least one task to be
5875          * moved
5876          */
5877         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
5878                 return fix_small_imbalance(env, sds);
5879 }
5880
5881 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
5882
5883 /**
5884  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
5885  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
5886  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
5887  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
5888  * such a group exists.
5889  *
5890  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
5891  * to restore balance.
5892  *
5893  * @env: The load balancing environment.
5894  *
5895  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
5896  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
5897  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
5898  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
5899  */
5900 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
5901 {
5902         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5903         struct sd_lb_stats sds;
5904
5905         init_sd_lb_stats(&sds);
5906
5907         /*
5908          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
5909          * this level.
5910          */
5911         update_sd_lb_stats(env, &sds);
5912         local = &sds.local_stat;
5913         busiest = &sds.busiest_stat;
5914
5915         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
5916             check_asym_packing(env, &sds))
5917                 return sds.busiest;
5918
5919         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
5920         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
5921                 goto out_balanced;
5922
5923         sds.avg_load = (SCHED_POWER_SCALE * sds.total_load) / sds.total_pwr;
5924
5925         /*
5926          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
5927          * work because they assume all things are equal, which typically
5928          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
5929          */
5930         if (busiest->group_imb)
5931                 goto force_balance;
5932
5933         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
5934         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_capacity &&
5935             !busiest->group_has_capacity)
5936                 goto force_balance;
5937
5938         /*
5939          * If the local group is more busy than the selected busiest group
5940          * don't try and pull any tasks.
5941          */
5942         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
5943                 goto out_balanced;
5944
5945         /*
5946          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
5947          * average load.
5948          */
5949         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
5950                 goto out_balanced;
5951
5952         if (env->idle == CPU_IDLE) {
5953                 /*
5954                  * This cpu is idle. If the busiest group load doesn't
5955                  * have more tasks than the number of available cpu's and
5956                  * there is no imbalance between this and busiest group
5957                  * wrt to idle cpu's, it is balanced.
5958                  */
5959                 if ((local->idle_cpus < busiest->idle_cpus) &&
5960                     busiest->sum_nr_running <= busiest->group_weight)
5961                         goto out_balanced;
5962         } else {
5963                 /*
5964                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
5965                  * imbalance_pct to be conservative.
5966                  */
5967                 if (100 * busiest->avg_load <=
5968                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
5969                         goto out_balanced;
5970         }
5971
5972 force_balance:
5973         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
5974         calculate_imbalance(env, &sds);
5975         return sds.busiest;
5976
5977 out_balanced:
5978         env->imbalance = 0;
5979         return NULL;
5980 }
5981
5982 /*
5983  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
5984  */
5985 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
5986                                      struct sched_group *group)
5987 {
5988         struct rq *busiest = NULL, *rq;
5989         unsigned long busiest_load = 0, busiest_power = 1;
5990         int i;
5991
5992         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5993                 unsigned long power, capacity, wl;
5994                 enum fbq_type rt;
5995
5996                 rq = cpu_rq(i);
5997                 rt = fbq_classify_rq(rq);
5998
5999                 /*
6000                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6001                  *  - regular: there are !numa tasks
6002                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6003                  *  - all:     there is no distinction
6004                  *
6005                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6006                  * ignore those when there's better options.
6007                  *
6008                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6009                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6010                  * queue by moving tasks around inside the node.
6011                  *
6012                  * If we cannot move enough load due to this classification
6013                  * the next pass will adjust the group classification and
6014                  * allow migration of more tasks.
6015                  *
6016                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6017                  */
6018                 if (rt > env->fbq_type)
6019                         continue;
6020
6021                 power = power_of(i);
6022                 capacity = DIV_ROUND_CLOSEST(power, SCHED_POWER_SCALE);
6023                 if (!capacity)
6024                         capacity = fix_small_capacity(env->sd, group);
6025
6026                 wl = weighted_cpuload(i);
6027
6028                 /*
6029                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6030                  * which is not scaled with the cpu power.
6031                  */
6032                 if (capacity && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
6033                         continue;
6034
6035                 /*
6036                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6037                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu power, so that
6038                  * the load can be moved away from the cpu that is potentially
6039                  * running at a lower capacity.
6040                  *
6041                  * Thus we're looking for max(wl_i / power_i), crosswise
6042                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6043                  * to: wl_i * power_j > wl_j * power_i;  where j is our
6044                  * previous maximum.
6045                  */
6046                 if (wl * busiest_power > busiest_load * power) {
6047                         busiest_load = wl;
6048                         busiest_power = power;
6049                         busiest = rq;
6050                 }
6051         }
6052
6053         return busiest;
6054 }
6055
6056 /*
6057  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6058  * so long as it is large enough.
6059  */
6060 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6061
6062 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6063 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6064
6065 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6066 {
6067         struct sched_domain *sd = env->sd;
6068
6069         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6070
6071                 /*
6072                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6073                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6074                  * lowest numbered CPUs.
6075                  */
6076                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6077                         return 1;
6078         }
6079
6080         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6081 }
6082
6083 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6084
6085 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6086 {
6087         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6088         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6089         int cpu, balance_cpu = -1;
6090
6091         /*
6092          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6093          * to do the newly idle load balance.
6094          */
6095         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6096                 return 1;
6097
6098         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6099         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6100         /* Try to find first idle cpu */
6101         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6102                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6103                         continue;
6104
6105                 balance_cpu = cpu;
6106                 break;
6107         }
6108
6109         if (balance_cpu == -1)
6110                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6111
6112         /*
6113          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6114          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6115          */
6116         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6117 }
6118
6119 /*
6120  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6121  * tasks if there is an imbalance.
6122  */
6123 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6124                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6125                         int *continue_balancing)
6126 {
6127         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6128         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6129         struct sched_group *group;
6130         struct rq *busiest;
6131         unsigned long flags;
6132         struct cpumask *cpus = __get_cpu_var(load_balance_mask);
6133
6134         struct lb_env env = {
6135                 .sd             = sd,
6136                 .dst_cpu        = this_cpu,
6137                 .dst_rq         = this_rq,
6138                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6139                 .idle           = idle,
6140                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6141                 .cpus           = cpus,
6142                 .fbq_type       = all,
6143         };
6144
6145         /*
6146          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6147          * other cpus in our group
6148          */
6149         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6150                 env.dst_grpmask = NULL;
6151
6152         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6153
6154         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6155
6156 redo:
6157         if (!should_we_balance(&env)) {
6158                 *continue_balancing = 0;
6159                 goto out_balanced;
6160         }
6161
6162         group = find_busiest_group(&env);
6163         if (!group) {
6164                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6165                 goto out_balanced;
6166         }
6167
6168         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6169         if (!busiest) {
6170                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6171                 goto out_balanced;
6172         }
6173
6174         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6175
6176         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6177
6178         ld_moved = 0;
6179         if (busiest->nr_running > 1) {
6180                 /*
6181                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6182                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
6183                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
6184                  * correctly treated as an imbalance.
6185                  */
6186                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6187                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
6188                 env.src_rq    = busiest;
6189                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
6190
6191 more_balance:
6192                 local_irq_save(flags);
6193                 double_rq_lock(env.dst_rq, busiest);
6194
6195                 /*
6196                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
6197                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
6198                  */
6199                 cur_ld_moved = move_tasks(&env);
6200                 ld_moved += cur_ld_moved;
6201                 double_rq_unlock(env.dst_rq, busiest);
6202                 local_irq_restore(flags);
6203
6204                 /*
6205                  * some other cpu did the load balance for us.
6206                  */
6207                 if (cur_ld_moved && env.dst_cpu != smp_processor_id())
6208                         resched_cpu(env.dst_cpu);
6209
6210                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
6211                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
6212                         goto more_balance;
6213                 }
6214
6215                 /*
6216                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
6217                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
6218                  * where they can run. The upper limit on how many times we
6219                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
6220                  * sched_group.
6221                  *
6222                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
6223                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
6224                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
6225                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
6226                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
6227                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
6228                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
6229                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
6230                  * This however should not happen so much in practice and
6231                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
6232                  * excess load moved.
6233                  */
6234                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6235
6236                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6237                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
6238
6239                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
6240                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
6241                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
6242                         env.loop         = 0;
6243                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
6244
6245                         /*
6246                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
6247                          * need to continue with same src_cpu.
6248                          */
6249                         goto more_balance;
6250                 }
6251
6252                 /*
6253                  * We failed to reach balance because of affinity.
6254                  */
6255                 if (sd_parent) {
6256                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgp->imbalance;
6257
6258                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6259                                 *group_imbalance = 1;
6260                         } else if (*group_imbalance)
6261                                 *group_imbalance = 0;
6262                 }
6263
6264                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
6265                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
6266                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
6267                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
6268                                 env.loop = 0;
6269                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
6270                                 goto redo;
6271                         }
6272                         goto out_balanced;
6273                 }
6274         }
6275
6276         if (!ld_moved) {
6277                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
6278                 /*
6279                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
6280                  * We do not want newidle balance, which can be very
6281                  * frequent, pollute the failure counter causing
6282                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
6283                  */
6284                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
6285                         sd->nr_balance_failed++;
6286
6287                 if (need_active_balance(&env)) {
6288                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6289
6290                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
6291                          * if the curr task on busiest cpu can't be
6292                          * moved to this_cpu
6293                          */
6294                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
6295                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
6296                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
6297                                                             flags);
6298                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6299                                 goto out_one_pinned;
6300                         }
6301
6302                         /*
6303                          * ->active_balance synchronizes accesses to
6304                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
6305                          * only after active load balance is finished.
6306                          */
6307                         if (!busiest->active_balance) {
6308                                 busiest->active_balance = 1;
6309                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
6310                                 active_balance = 1;
6311                         }
6312                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
6313
6314                         if (active_balance) {
6315                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
6316                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
6317                                         &busiest->active_balance_work);
6318                         }
6319
6320                         /*
6321                          * We've kicked active balancing, reset the failure
6322                          * counter.
6323                          */
6324                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
6325                 }
6326         } else
6327                 sd->nr_balance_failed = 0;
6328
6329         if (likely(!active_balance)) {
6330                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
6331                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
6332         } else {
6333                 /*
6334                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
6335                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
6336                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
6337                  * move_tasks).
6338                  */
6339                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
6340                         sd->balance_interval *= 2;
6341         }
6342
6343         goto out;
6344
6345 out_balanced:
6346         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
6347
6348         sd->nr_balance_failed = 0;
6349
6350 out_one_pinned:
6351         /* tune up the balancing interval */
6352         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
6353                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
6354                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
6355                 sd->balance_interval *= 2;
6356
6357         ld_moved = 0;
6358 out:
6359         return ld_moved;
6360 }
6361
6362 /*
6363  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
6364  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
6365  */
6366 void idle_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq)
6367 {
6368         struct sched_domain *sd;
6369         int pulled_task = 0;
6370         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
6371         u64 curr_cost = 0;
6372
6373         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
6374
6375         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
6376                 return;
6377
6378         /*
6379          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
6380          */
6381         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
6382
6383         update_blocked_averages(this_cpu);
6384         rcu_read_lock();
6385         for_each_domain(this_cpu, sd) {
6386                 unsigned long interval;
6387                 int continue_balancing = 1;
6388                 u64 t0, domain_cost;
6389
6390                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6391                         continue;
6392
6393                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
6394                         break;
6395
6396                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
6397                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
6398
6399                         /* If we've pulled tasks over stop searching: */
6400                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
6401                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
6402                                                    &continue_balancing);
6403
6404                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
6405                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
6406                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
6407
6408                         curr_cost += domain_cost;
6409                 }
6410
6411                 interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6412                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval))
6413                         next_balance = sd->last_balance + interval;
6414                 if (pulled_task) {
6415                         this_rq->idle_stamp = 0;
6416                         break;
6417                 }
6418         }
6419         rcu_read_unlock();
6420
6421         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
6422
6423         if (pulled_task || time_after(jiffies, this_rq->next_balance)) {
6424                 /*
6425                  * We are going idle. next_balance may be set based on
6426                  * a busy processor. So reset next_balance.
6427                  */
6428                 this_rq->next_balance = next_balance;
6429         }
6430
6431         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
6432                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
6433 }
6434
6435 /*
6436  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
6437  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
6438  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
6439  * avoids physical / logical imbalances.
6440  */
6441 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
6442 {
6443         struct rq *busiest_rq = data;
6444         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
6445         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
6446         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
6447         struct sched_domain *sd;
6448
6449         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
6450
6451         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
6452         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
6453                      !busiest_rq->active_balance))
6454                 goto out_unlock;
6455
6456         /* Is there any task to move? */
6457         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
6458                 goto out_unlock;
6459
6460         /*
6461          * This condition is "impossible", if it occurs
6462          * we need to fix it. Originally reported by
6463          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
6464          */
6465         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
6466
6467         /* move a task from busiest_rq to target_rq */
6468         double_lock_balance(busiest_rq, target_rq);
6469
6470         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
6471         rcu_read_lock();
6472         for_each_domain(target_cpu, sd) {
6473                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
6474                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
6475                                 break;
6476         }
6477
6478         if (likely(sd)) {
6479                 struct lb_env env = {
6480                         .sd             = sd,
6481                         .dst_cpu        = target_cpu,
6482                         .dst_rq         = target_rq,
6483                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
6484                         .src_rq         = busiest_rq,
6485                         .idle           = CPU_IDLE,
6486                 };
6487
6488                 schedstat_inc(sd, alb_count);
6489
6490                 if (move_one_task(&env))
6491                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
6492                 else
6493                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
6494         }
6495         rcu_read_unlock();
6496         double_unlock_balance(busiest_rq, target_rq);
6497 out_unlock:
6498         busiest_rq->active_balance = 0;
6499         raw_spin_unlock_irq(&busiest_rq->lock);
6500         return 0;
6501 }
6502
6503 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6504 /*
6505  * idle load balancing details
6506  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
6507  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
6508  *   load balancing for all the idle CPUs.
6509  */
6510 static struct {
6511         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
6512         atomic_t nr_cpus;
6513         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
6514 } nohz ____cacheline_aligned;
6515
6516 static inline int find_new_ilb(void)
6517 {
6518         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
6519
6520         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
6521                 return ilb;
6522
6523         return nr_cpu_ids;
6524 }
6525
6526 /*
6527  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
6528  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
6529  * CPU (if there is one).
6530  */
6531 static void nohz_balancer_kick(void)
6532 {
6533         int ilb_cpu;
6534
6535         nohz.next_balance++;
6536
6537         ilb_cpu = find_new_ilb();
6538
6539         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
6540                 return;
6541
6542         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
6543                 return;
6544         /*
6545          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
6546          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
6547          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
6548          * will be run before returning from the IPI.
6549          */
6550         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
6551         return;
6552 }
6553
6554 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
6555 {
6556         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
6557                 cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
6558                 atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
6559                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
6560         }
6561 }
6562
6563 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
6564 {
6565         struct sched_domain *sd;
6566         int cpu = smp_processor_id();
6567
6568         rcu_read_lock();
6569         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
6570
6571         if (!sd || !sd->nohz_idle)
6572                 goto unlock;
6573         sd->nohz_idle = 0;
6574
6575         atomic_inc(&sd->groups->sgp->nr_busy_cpus);
6576 unlock:
6577         rcu_read_unlock();
6578 }
6579
6580 void set_cpu_sd_state_idle(void)
6581 {
6582         struct sched_domain *sd;
6583         int cpu = smp_processor_id();
6584
6585         rcu_read_lock();
6586         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
6587
6588         if (!sd || sd->nohz_idle)
6589                 goto unlock;
6590         sd->nohz_idle = 1;
6591
6592         atomic_dec(&sd->groups->sgp->nr_busy_cpus);
6593 unlock:
6594         rcu_read_unlock();
6595 }
6596
6597 /*
6598  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
6599  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
6600  */
6601 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
6602 {
6603         /*
6604          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
6605          */
6606         if (!cpu_active(cpu))
6607                 return;
6608
6609         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
6610                 return;
6611
6612         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
6613         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
6614         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
6615 }
6616
6617 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
6618                                         unsigned long action, void *hcpu)
6619 {
6620         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
6621         case CPU_DYING:
6622                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
6623                 return NOTIFY_OK;
6624         default:
6625                 return NOTIFY_DONE;
6626         }
6627 }
6628 #endif
6629
6630 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
6631
6632 /*
6633  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
6634  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
6635  */
6636 void update_max_interval(void)
6637 {
6638         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
6639 }
6640
6641 /*
6642  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
6643  * and initiates a balancing operation if so.
6644  *
6645  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
6646  */
6647 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
6648 {
6649         int continue_balancing = 1;
6650         int cpu = rq->cpu;
6651         unsigned long interval;
6652         struct sched_domain *sd;
6653         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
6654         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
6655         int update_next_balance = 0;
6656         int need_serialize, need_decay = 0;
6657         u64 max_cost = 0;
6658
6659         update_blocked_averages(cpu);
6660
6661         rcu_read_lock();
6662         for_each_domain(cpu, sd) {
6663                 /*
6664                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
6665                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
6666                  */
6667                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
6668                         sd->max_newidle_lb_cost =
6669                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
6670                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
6671                         need_decay = 1;
6672                 }
6673                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
6674
6675                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6676                         continue;
6677
6678                 /*
6679                  * Stop the load balance at this level. There is another
6680                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
6681                  * actively.
6682                  */
6683                 if (!continue_balancing) {
6684                         if (need_decay)
6685                                 continue;
6686                         break;
6687                 }
6688
6689                 interval = sd->balance_interval;
6690                 if (idle != CPU_IDLE)
6691                         interval *= sd->busy_factor;
6692
6693                 /* scale ms to jiffies */
6694                 interval = msecs_to_jiffies(interval);
6695                 interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6696
6697                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
6698
6699                 if (need_serialize) {
6700                         if (!spin_trylock(&balancing))
6701                                 goto out;
6702                 }
6703
6704                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
6705                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
6706                                 /*
6707                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
6708                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
6709                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
6710                                  */
6711                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
6712                         }
6713                         sd->last_balance = jiffies;
6714                 }
6715                 if (need_serialize)
6716                         spin_unlock(&balancing);
6717 out:
6718                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
6719                         next_balance = sd->last_balance + interval;
6720                         update_next_balance = 1;
6721                 }
6722         }
6723         if (need_decay) {
6724                 /*
6725                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
6726                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
6727                  */
6728                 rq->max_idle_balance_cost =
6729                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
6730         }
6731         rcu_read_unlock();
6732
6733         /*
6734          * next_balance will be updated only when there is a need.
6735          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
6736          * updated.
6737          */
6738         if (likely(update_next_balance))
6739                 rq->next_balance = next_balance;
6740 }
6741
6742 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6743 /*
6744  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
6745  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
6746  */
6747 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
6748 {
6749         int this_cpu = this_rq->cpu;
6750         struct rq *rq;
6751         int balance_cpu;
6752
6753         if (idle != CPU_IDLE ||
6754             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
6755                 goto end;
6756
6757         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
6758                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
6759                         continue;
6760
6761                 /*
6762                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
6763                  * work being done for other cpus. Next load
6764                  * balancing owner will pick it up.
6765                  */
6766                 if (need_resched())
6767                         break;
6768
6769                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
6770
6771                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
6772                 update_rq_clock(rq);
6773                 update_idle_cpu_load(rq);
6774                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
6775
6776                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
6777
6778                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
6779                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
6780         }
6781         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
6782 end:
6783         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
6784 }
6785
6786 /*
6787  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
6788  * of an idle cpu is the system.
6789  *   - This rq has more than one task.
6790  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
6791  *     busy cpu's exceeding the group's power.
6792  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
6793  *     domain span are idle.
6794  */
6795 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq)
6796 {
6797         unsigned long now = jiffies;
6798         struct sched_domain *sd;
6799         struct sched_group_power *sgp;
6800         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
6801
6802         if (unlikely(rq->idle_balance))
6803                 return 0;
6804
6805        /*
6806         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
6807         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
6808         */
6809         set_cpu_sd_state_busy();
6810         nohz_balance_exit_idle(cpu);
6811
6812         /*
6813          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
6814          * balancing.
6815          */
6816         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
6817                 return 0;
6818
6819         if (time_before(now, nohz.next_balance))
6820                 return 0;
6821
6822         if (rq->nr_running >= 2)
6823                 goto need_kick;
6824
6825         rcu_read_lock();
6826         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
6827
6828         if (sd) {
6829                 sgp = sd->groups->sgp;
6830                 nr_busy = atomic_read(&sgp->nr_busy_cpus);
6831
6832                 if (nr_busy > 1)
6833                         goto need_kick_unlock;
6834         }
6835
6836         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
6837
6838         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
6839                                   sched_domain_span(sd)) < cpu))
6840                 goto need_kick_unlock;
6841
6842         rcu_read_unlock();
6843         return 0;
6844
6845 need_kick_unlock:
6846         rcu_read_unlock();
6847 need_kick:
6848         return 1;
6849 }
6850 #else
6851 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
6852 #endif
6853
6854 /*
6855  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
6856  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
6857  */
6858 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
6859 {
6860         struct rq *this_rq = this_rq();
6861         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
6862                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
6863
6864         rebalance_domains(this_rq, idle);
6865
6866         /*
6867          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
6868          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
6869          * stopped.
6870          */
6871         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
6872 }
6873
6874 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
6875 {
6876         return !rcu_dereference_sched(rq->sd);
6877 }
6878
6879 /*
6880  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
6881  */
6882 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
6883 {
6884         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
6885         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
6886                 return;
6887
6888         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
6889                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
6890 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6891         if (nohz_kick_needed(rq))
6892                 nohz_balancer_kick();
6893 #endif
6894 }
6895
6896 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
6897 {
6898         update_sysctl();
6899 }
6900
6901 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
6902 {
6903         update_sysctl();
6904
6905         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
6906         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
6907 }
6908
6909 #endif /* CONFIG_SMP */
6910
6911 /*
6912  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
6913  */
6914 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
6915 {
6916         struct cfs_rq *cfs_rq;
6917         struct sched_entity *se = &curr->se;
6918
6919         for_each_sched_entity(se) {
6920                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6921                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
6922         }
6923
6924         if (numabalancing_enabled)
6925                 task_tick_numa(rq, curr);
6926
6927         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
6928 }
6929
6930 /*
6931  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
6932  *  - child not yet on the tasklist
6933  *  - preemption disabled
6934  */
6935 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
6936 {
6937         struct cfs_rq *cfs_rq;
6938         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
6939         int this_cpu = smp_processor_id();
6940         struct rq *rq = this_rq();
6941         unsigned long flags;
6942
6943         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6944
6945         update_rq_clock(rq);
6946
6947         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
6948         curr = cfs_rq->curr;
6949
6950         /*
6951          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
6952          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
6953          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
6954          * of child point to valid ones.
6955          */
6956         rcu_read_lock();
6957         __set_task_cpu(p, this_cpu);
6958         rcu_read_unlock();
6959
6960         update_curr(cfs_rq);
6961
6962         if (curr)
6963                 se->vruntime = curr->vruntime;
6964         place_entity(cfs_rq, se, 1);
6965
6966         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
6967                 /*
6968                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
6969                  * 'current' within the tree based on its new key value.
6970                  */
6971                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
6972                 resched_task(rq->curr);
6973         }
6974
6975         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
6976
6977         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6978 }
6979
6980 /*
6981  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
6982  * the current task.
6983  */
6984 static void
6985 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
6986 {
6987         if (!p->se.on_rq)
6988                 return;
6989
6990         /*
6991          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
6992          * our priority decreased, or if we are not currently running on
6993          * this runqueue and our priority is higher than the current's
6994          */
6995         if (rq->curr == p) {
6996                 if (p->prio > oldprio)
6997                         resched_task(rq->curr);
6998         } else
6999                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7000 }
7001
7002 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7003 {
7004         struct sched_entity *se = &p->se;
7005         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7006
7007         /*
7008          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when its
7009          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
7010          * do the right thing.
7011          *
7012          * If it was on_rq, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
7013          * have normalized the vruntime, if it was !on_rq, then only when
7014          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
7015          */
7016         if (!se->on_rq && p->state != TASK_RUNNING) {
7017                 /*
7018                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
7019                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
7020                  */
7021                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
7022                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7023         }
7024
7025 #ifdef CONFIG_SMP
7026         /*
7027         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
7028         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
7029         * switch back.
7030         */
7031         if (se->avg.decay_count) {
7032                 __synchronize_entity_decay(se);
7033                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
7034         }
7035 #endif
7036 }
7037
7038 /*
7039  * We switched to the sched_fair class.
7040  */
7041 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7042 {
7043         if (!p->se.on_rq)
7044                 return;
7045
7046         /*
7047          * We were most likely switched from sched_rt, so
7048          * kick off the schedule if running, otherwise just see
7049          * if we can still preempt the current task.
7050          */
7051         if (rq->curr == p)
7052                 resched_task(rq->curr);
7053         else
7054                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7055 }
7056
7057 /* Account for a task changing its policy or group.
7058  *
7059  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
7060  * migrates between groups/classes.
7061  */
7062 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
7063 {
7064         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
7065
7066         for_each_sched_entity(se) {
7067                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7068
7069                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7070                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
7071                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
7072         }
7073 }
7074
7075 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
7076 {
7077         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
7078         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
7079 #ifndef CONFIG_64BIT
7080         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
7081 #endif
7082 #ifdef CONFIG_SMP
7083         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
7084         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
7085 #endif
7086 }
7087
7088 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7089 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int on_rq)
7090 {
7091         struct cfs_rq *cfs_rq;
7092         /*
7093          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
7094          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
7095          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
7096          * bonus in place_entity()).
7097          *
7098          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
7099          * ->vruntime to a relative base.
7100          *
7101          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
7102          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
7103          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
7104          */
7105         /*
7106          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
7107          * But there are some cases where it has already been normalized:
7108          *
7109          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
7110          *   wake_up_new_task().
7111          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
7112          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
7113          *
7114          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
7115          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
7116          */
7117         if (!on_rq && (!p->se.sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
7118                 on_rq = 1;
7119
7120         if (!on_rq)
7121                 p->se.vruntime -= cfs_rq_of(&p->se)->min_vruntime;
7122         set_task_rq(p, task_cpu(p));
7123         if (!on_rq) {
7124                 cfs_rq = cfs_rq_of(&p->se);
7125                 p->se.vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
7126 #ifdef CONFIG_SMP
7127                 /*
7128                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
7129                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
7130                  * decay.
7131                  */
7132                 p->se.avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
7133                 cfs_rq->blocked_load_avg += p->se.avg.load_avg_contrib;
7134 #endif
7135         }
7136 }
7137
7138 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
7139 {
7140         int i;
7141
7142         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7143
7144         for_each_possible_cpu(i) {
7145                 if (tg->cfs_rq)
7146                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
7147                 if (tg->se)
7148                         kfree(tg->se[i]);
7149         }
7150
7151         kfree(tg->cfs_rq);
7152         kfree(tg->se);
7153 }
7154
7155 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7156 {
7157         struct cfs_rq *cfs_rq;
7158         struct sched_entity *se;
7159         int i;
7160
7161         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7162         if (!tg->cfs_rq)
7163                 goto err;
7164         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7165         if (!tg->se)
7166                 goto err;
7167
7168         tg->shares = NICE_0_LOAD;
7169
7170         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7171
7172         for_each_possible_cpu(i) {
7173                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
7174                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7175                 if (!cfs_rq)
7176                         goto err;
7177
7178                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
7179                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7180                 if (!se)
7181                         goto err_free_rq;
7182
7183                 init_cfs_rq(cfs_rq);
7184                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
7185         }
7186
7187         return 1;
7188
7189 err_free_rq:
7190         kfree(cfs_rq);
7191 err:
7192         return 0;
7193 }
7194
7195 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
7196 {
7197         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7198         unsigned long flags;
7199
7200         /*
7201         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
7202         * check on_list without danger of it being re-added.
7203         */
7204         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
7205                 return;
7206
7207         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7208         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
7209         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7210 }
7211
7212 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
7213                         struct sched_entity *se, int cpu,
7214                         struct sched_entity *parent)
7215 {
7216         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7217
7218         cfs_rq->tg = tg;
7219         cfs_rq->rq = rq;
7220         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
7221
7222         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
7223         tg->se[cpu] = se;
7224
7225         /* se could be NULL for root_task_group */
7226         if (!se)
7227                 return;
7228
7229         if (!parent)
7230                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
7231         else
7232                 se->cfs_rq = parent->my_q;
7233
7234         se->my_q = cfs_rq;
7235         /* guarantee group entities always have weight */
7236         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
7237         se->parent = parent;
7238 }
7239
7240 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
7241
7242 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
7243 {
7244         int i;
7245         unsigned long flags;
7246
7247         /*
7248          * We can't change the weight of the root cgroup.
7249          */
7250         if (!tg->se[0])
7251                 return -EINVAL;
7252
7253         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
7254
7255         mutex_lock(&shares_mutex);
7256         if (tg->shares == shares)
7257                 goto done;
7258
7259         tg->shares = shares;
7260         for_each_possible_cpu(i) {
7261                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7262                 struct sched_entity *se;
7263
7264                 se = tg->se[i];
7265                 /* Propagate contribution to hierarchy */
7266                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7267
7268                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
7269                 update_rq_clock(rq);
7270                 for_each_sched_entity(se)
7271                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
7272                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7273         }
7274
7275 done:
7276         mutex_unlock(&shares_mutex);
7277         return 0;
7278 }
7279 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7280
7281 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
7282
7283 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7284 {
7285         return 1;
7286 }
7287
7288 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
7289
7290 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7291
7292
7293 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
7294 {
7295         struct sched_entity *se = &task->se;
7296         unsigned int rr_interval = 0;
7297
7298         /*
7299          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
7300          * idle runqueue:
7301          */
7302         if (rq->cfs.load.weight)
7303                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
7304
7305         return rr_interval;
7306 }
7307
7308 /*
7309  * All the scheduling class methods:
7310  */
7311 const struct sched_class fair_sched_class = {
7312         .next                   = &idle_sched_class,
7313         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
7314         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
7315         .yield_task             = yield_task_fair,
7316         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
7317
7318         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
7319
7320         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
7321         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
7322
7323 #ifdef CONFIG_SMP
7324         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
7325         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
7326
7327         .rq_online              = rq_online_fair,
7328         .rq_offline             = rq_offline_fair,
7329
7330         .task_waking            = task_waking_fair,
7331 #endif
7332
7333         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
7334         .task_tick              = task_tick_fair,
7335         .task_fork              = task_fork_fair,
7336
7337         .prio_changed           = prio_changed_fair,
7338         .switched_from          = switched_from_fair,
7339         .switched_to            = switched_to_fair,
7340
7341         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
7342
7343 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7344         .task_move_group        = task_move_group_fair,
7345 #endif
7346 };
7347
7348 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7349 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
7350 {
7351         struct cfs_rq *cfs_rq;
7352
7353         rcu_read_lock();
7354         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
7355                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
7356         rcu_read_unlock();
7357 }
7358 #endif
7359
7360 __init void init_sched_fair_class(void)
7361 {
7362 #ifdef CONFIG_SMP
7363         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
7364
7365 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7366         nohz.next_balance = jiffies;
7367         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
7368         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
7369 #endif
7370 #endif /* SMP */
7371
7372 }