89eeb89fd99a4e7b33b7110a137085f7d94fc531
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra <pzijlstr@redhat.com>
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <linux/profile.h>
28 #include <linux/interrupt.h>
29 #include <linux/mempolicy.h>
30 #include <linux/migrate.h>
31 #include <linux/task_work.h>
32
33 #include <trace/events/sched.h>
34
35 #include "sched.h"
36
37 /*
38  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
39  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
40  *
41  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
42  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
43  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
44  * based scheduling concepts.
45  *
46  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
47  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
48  */
49 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
50 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51
52 /*
53  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
54  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
55  *
56  * Options are:
57  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
58  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
60  */
61 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
62         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
63
64 /*
65  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
66  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
67  */
68 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
69 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70
71 /*
72  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
73  */
74 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
75
76 /*
77  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
78  * parent will (try to) run first.
79  */
80 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
81
82 /*
83  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
84  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
85  *
86  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
87  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
88  * have immediate wakeup/sleep latencies.
89  */
90 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
91 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92
93 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
94
95 /*
96  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
97  * distribution.
98  * (default: 10msec)
99  */
100 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
101
102 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
103 /*
104  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
105  * each time a cfs_rq requests quota.
106  *
107  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
108  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
109  * we will always only issue the remaining available time.
110  *
111  * default: 5 msec, units: microseconds
112   */
113 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
114 #endif
115
116 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
117 {
118         lw->weight += inc;
119         lw->inv_weight = 0;
120 }
121
122 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
123 {
124         lw->weight -= dec;
125         lw->inv_weight = 0;
126 }
127
128 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
129 {
130         lw->weight = w;
131         lw->inv_weight = 0;
132 }
133
134 /*
135  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
136  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
137  * to users decreases. But the relationship is not linear,
138  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
139  * number of CPUs.
140  *
141  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
142  */
143 static int get_update_sysctl_factor(void)
144 {
145         unsigned int cpus = min_t(int, num_online_cpus(), 8);
146         unsigned int factor;
147
148         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
149         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
150                 factor = 1;
151                 break;
152         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
153                 factor = cpus;
154                 break;
155         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
156         default:
157                 factor = 1 + ilog2(cpus);
158                 break;
159         }
160
161         return factor;
162 }
163
164 static void update_sysctl(void)
165 {
166         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
167
168 #define SET_SYSCTL(name) \
169         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
170         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
171         SET_SYSCTL(sched_latency);
172         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
173 #undef SET_SYSCTL
174 }
175
176 void sched_init_granularity(void)
177 {
178         update_sysctl();
179 }
180
181 #if BITS_PER_LONG == 32
182 # define WMULT_CONST    (~0UL)
183 #else
184 # define WMULT_CONST    (1UL << 32)
185 #endif
186
187 #define WMULT_SHIFT     32
188
189 /*
190  * Shift right and round:
191  */
192 #define SRR(x, y) (((x) + (1UL << ((y) - 1))) >> (y))
193
194 /*
195  * delta *= weight / lw
196  */
197 static unsigned long
198 calc_delta_mine(unsigned long delta_exec, unsigned long weight,
199                 struct load_weight *lw)
200 {
201         u64 tmp;
202
203         /*
204          * weight can be less than 2^SCHED_LOAD_RESOLUTION for task group sched
205          * entities since MIN_SHARES = 2. Treat weight as 1 if less than
206          * 2^SCHED_LOAD_RESOLUTION.
207          */
208         if (likely(weight > (1UL << SCHED_LOAD_RESOLUTION)))
209                 tmp = (u64)delta_exec * scale_load_down(weight);
210         else
211                 tmp = (u64)delta_exec;
212
213         if (!lw->inv_weight) {
214                 unsigned long w = scale_load_down(lw->weight);
215
216                 if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
217                         lw->inv_weight = 1;
218                 else if (unlikely(!w))
219                         lw->inv_weight = WMULT_CONST;
220                 else
221                         lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
222         }
223
224         /*
225          * Check whether we'd overflow the 64-bit multiplication:
226          */
227         if (unlikely(tmp > WMULT_CONST))
228                 tmp = SRR(SRR(tmp, WMULT_SHIFT/2) * lw->inv_weight,
229                         WMULT_SHIFT/2);
230         else
231                 tmp = SRR(tmp * lw->inv_weight, WMULT_SHIFT);
232
233         return (unsigned long)min(tmp, (u64)(unsigned long)LONG_MAX);
234 }
235
236
237 const struct sched_class fair_sched_class;
238
239 /**************************************************************
240  * CFS operations on generic schedulable entities:
241  */
242
243 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
244
245 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
246 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
247 {
248         return cfs_rq->rq;
249 }
250
251 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
252 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
253
254 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
255 {
256 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
257         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
258 #endif
259         return container_of(se, struct task_struct, se);
260 }
261
262 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
263 #define for_each_sched_entity(se) \
264                 for (; se; se = se->parent)
265
266 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
267 {
268         return p->se.cfs_rq;
269 }
270
271 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
272 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
273 {
274         return se->cfs_rq;
275 }
276
277 /* runqueue "owned" by this group */
278 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
279 {
280         return grp->my_q;
281 }
282
283 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
284                                        int force_update);
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305                 /* We should have no load, but we need to update last_decay. */
306                 update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 0);
307         }
308 }
309
310 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
311 {
312         if (cfs_rq->on_list) {
313                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
314                 cfs_rq->on_list = 0;
315         }
316 }
317
318 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
319 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
320         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
321
322 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
323 static inline int
324 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
325 {
326         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
327                 return 1;
328
329         return 0;
330 }
331
332 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
333 {
334         return se->parent;
335 }
336
337 /* return depth at which a sched entity is present in the hierarchy */
338 static inline int depth_se(struct sched_entity *se)
339 {
340         int depth = 0;
341
342         for_each_sched_entity(se)
343                 depth++;
344
345         return depth;
346 }
347
348 static void
349 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
350 {
351         int se_depth, pse_depth;
352
353         /*
354          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
355          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
356          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
357          * parent.
358          */
359
360         /* First walk up until both entities are at same depth */
361         se_depth = depth_se(*se);
362         pse_depth = depth_se(*pse);
363
364         while (se_depth > pse_depth) {
365                 se_depth--;
366                 *se = parent_entity(*se);
367         }
368
369         while (pse_depth > se_depth) {
370                 pse_depth--;
371                 *pse = parent_entity(*pse);
372         }
373
374         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
375                 *se = parent_entity(*se);
376                 *pse = parent_entity(*pse);
377         }
378 }
379
380 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
381
382 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
383 {
384         return container_of(se, struct task_struct, se);
385 }
386
387 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
388 {
389         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
390 }
391
392 #define entity_is_task(se)      1
393
394 #define for_each_sched_entity(se) \
395                 for (; se; se = NULL)
396
397 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
398 {
399         return &task_rq(p)->cfs;
400 }
401
402 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
403 {
404         struct task_struct *p = task_of(se);
405         struct rq *rq = task_rq(p);
406
407         return &rq->cfs;
408 }
409
410 /* runqueue "owned" by this group */
411 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
412 {
413         return NULL;
414 }
415
416 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
417 {
418 }
419
420 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
421 {
422 }
423
424 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
425                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
426
427 static inline int
428 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
429 {
430         return 1;
431 }
432
433 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
434 {
435         return NULL;
436 }
437
438 static inline void
439 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
440 {
441 }
442
443 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
444
445 static __always_inline
446 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, unsigned long delta_exec);
447
448 /**************************************************************
449  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
450  */
451
452 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
453 {
454         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
455         if (delta > 0)
456                 max_vruntime = vruntime;
457
458         return max_vruntime;
459 }
460
461 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
462 {
463         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
464         if (delta < 0)
465                 min_vruntime = vruntime;
466
467         return min_vruntime;
468 }
469
470 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
471                                 struct sched_entity *b)
472 {
473         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
474 }
475
476 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
477 {
478         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
479
480         if (cfs_rq->curr)
481                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
482
483         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
484                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
485                                                    struct sched_entity,
486                                                    run_node);
487
488                 if (!cfs_rq->curr)
489                         vruntime = se->vruntime;
490                 else
491                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
492         }
493
494         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
495         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
496 #ifndef CONFIG_64BIT
497         smp_wmb();
498         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
499 #endif
500 }
501
502 /*
503  * Enqueue an entity into the rb-tree:
504  */
505 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
506 {
507         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
508         struct rb_node *parent = NULL;
509         struct sched_entity *entry;
510         int leftmost = 1;
511
512         /*
513          * Find the right place in the rbtree:
514          */
515         while (*link) {
516                 parent = *link;
517                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
518                 /*
519                  * We dont care about collisions. Nodes with
520                  * the same key stay together.
521                  */
522                 if (entity_before(se, entry)) {
523                         link = &parent->rb_left;
524                 } else {
525                         link = &parent->rb_right;
526                         leftmost = 0;
527                 }
528         }
529
530         /*
531          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
532          * used):
533          */
534         if (leftmost)
535                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
536
537         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
538         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
539 }
540
541 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
542 {
543         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
544                 struct rb_node *next_node;
545
546                 next_node = rb_next(&se->run_node);
547                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
548         }
549
550         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
551 }
552
553 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
554 {
555         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
556
557         if (!left)
558                 return NULL;
559
560         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
561 }
562
563 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
564 {
565         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
566
567         if (!next)
568                 return NULL;
569
570         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
571 }
572
573 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
574 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
575 {
576         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
577
578         if (!last)
579                 return NULL;
580
581         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
582 }
583
584 /**************************************************************
585  * Scheduling class statistics methods:
586  */
587
588 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
589                 void __user *buffer, size_t *lenp,
590                 loff_t *ppos)
591 {
592         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
593         int factor = get_update_sysctl_factor();
594
595         if (ret || !write)
596                 return ret;
597
598         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
599                                         sysctl_sched_min_granularity);
600
601 #define WRT_SYSCTL(name) \
602         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
603         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
604         WRT_SYSCTL(sched_latency);
605         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
606 #undef WRT_SYSCTL
607
608         return 0;
609 }
610 #endif
611
612 /*
613  * delta /= w
614  */
615 static inline unsigned long
616 calc_delta_fair(unsigned long delta, struct sched_entity *se)
617 {
618         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
619                 delta = calc_delta_mine(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
620
621         return delta;
622 }
623
624 /*
625  * The idea is to set a period in which each task runs once.
626  *
627  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
628  * this period because otherwise the slices get too small.
629  *
630  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
631  */
632 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
633 {
634         u64 period = sysctl_sched_latency;
635         unsigned long nr_latency = sched_nr_latency;
636
637         if (unlikely(nr_running > nr_latency)) {
638                 period = sysctl_sched_min_granularity;
639                 period *= nr_running;
640         }
641
642         return period;
643 }
644
645 /*
646  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
647  * proportional to the weight.
648  *
649  * s = p*P[w/rw]
650  */
651 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
652 {
653         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
654
655         for_each_sched_entity(se) {
656                 struct load_weight *load;
657                 struct load_weight lw;
658
659                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
660                 load = &cfs_rq->load;
661
662                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
663                         lw = cfs_rq->load;
664
665                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
666                         load = &lw;
667                 }
668                 slice = calc_delta_mine(slice, se->load.weight, load);
669         }
670         return slice;
671 }
672
673 /*
674  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
675  *
676  * vs = s/w
677  */
678 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
679 {
680         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
681 }
682
683 #ifdef CONFIG_SMP
684 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se);
685
686 /* Give new task start runnable values to heavy its load in infant time */
687 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
688 {
689         u32 slice;
690
691         p->se.avg.decay_count = 0;
692         slice = sched_slice(task_cfs_rq(p), &p->se) >> 10;
693         p->se.avg.runnable_avg_sum = slice;
694         p->se.avg.runnable_avg_period = slice;
695         __update_task_entity_contrib(&p->se);
696 }
697 #else
698 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
699 {
700 }
701 #endif
702
703 /*
704  * Update the current task's runtime statistics. Skip current tasks that
705  * are not in our scheduling class.
706  */
707 static inline void
708 __update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr,
709               unsigned long delta_exec)
710 {
711         unsigned long delta_exec_weighted;
712
713         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
714                       max((u64)delta_exec, curr->statistics.exec_max));
715
716         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
717         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
718         delta_exec_weighted = calc_delta_fair(delta_exec, curr);
719
720         curr->vruntime += delta_exec_weighted;
721         update_min_vruntime(cfs_rq);
722 }
723
724 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
725 {
726         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
727         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
728         unsigned long delta_exec;
729
730         if (unlikely(!curr))
731                 return;
732
733         /*
734          * Get the amount of time the current task was running
735          * since the last time we changed load (this cannot
736          * overflow on 32 bits):
737          */
738         delta_exec = (unsigned long)(now - curr->exec_start);
739         if (!delta_exec)
740                 return;
741
742         __update_curr(cfs_rq, curr, delta_exec);
743         curr->exec_start = now;
744
745         if (entity_is_task(curr)) {
746                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
747
748                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
749                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
750                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
751         }
752
753         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
754 }
755
756 static inline void
757 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
758 {
759         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
760 }
761
762 /*
763  * Task is being enqueued - update stats:
764  */
765 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
766 {
767         /*
768          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
769          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
770          */
771         if (se != cfs_rq->curr)
772                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
773 }
774
775 static void
776 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
777 {
778         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
779                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
780         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
781         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
782                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
783 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
784         if (entity_is_task(se)) {
785                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
786                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
787         }
788 #endif
789         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
790 }
791
792 static inline void
793 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
794 {
795         /*
796          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
797          * waiting task:
798          */
799         if (se != cfs_rq->curr)
800                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
801 }
802
803 /*
804  * We are picking a new current task - update its stats:
805  */
806 static inline void
807 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
808 {
809         /*
810          * We are starting a new run period:
811          */
812         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
813 }
814
815 /**************************************************
816  * Scheduling class queueing methods:
817  */
818
819 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
820 /*
821  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
822  * calculated based on the tasks virtual memory size and
823  * numa_balancing_scan_size.
824  */
825 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
826 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
827 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_reset = 60000;
828
829 /* Portion of address space to scan in MB */
830 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
831
832 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
833 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
834
835 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
836 {
837         unsigned long rss = 0;
838         unsigned long nr_scan_pages;
839
840         /*
841          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
842          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
843          * on resident pages
844          */
845         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
846         rss = get_mm_rss(p->mm);
847         if (!rss)
848                 rss = nr_scan_pages;
849
850         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
851         return rss / nr_scan_pages;
852 }
853
854 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
855 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
856
857 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
858 {
859         unsigned int scan, floor;
860         unsigned int windows = 1;
861
862         if (sysctl_numa_balancing_scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
863                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / sysctl_numa_balancing_scan_size;
864         floor = 1000 / windows;
865
866         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
867         return max_t(unsigned int, floor, scan);
868 }
869
870 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
871 {
872         unsigned int smin = task_scan_min(p);
873         unsigned int smax;
874
875         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
876         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
877         return max(smin, smax);
878 }
879
880 /*
881  * Once a preferred node is selected the scheduler balancer will prefer moving
882  * a task to that node for sysctl_numa_balancing_settle_count number of PTE
883  * scans. This will give the process the chance to accumulate more faults on
884  * the preferred node but still allow the scheduler to move the task again if
885  * the nodes CPUs are overloaded.
886  */
887 unsigned int sysctl_numa_balancing_settle_count __read_mostly = 3;
888
889 static inline int task_faults_idx(int nid, int priv)
890 {
891         return 2 * nid + priv;
892 }
893
894 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
895 {
896         if (!p->numa_faults)
897                 return 0;
898
899         return p->numa_faults[task_faults_idx(nid, 0)] +
900                 p->numa_faults[task_faults_idx(nid, 1)];
901 }
902
903 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
904
905
906 static int
907 find_idlest_cpu_node(int this_cpu, int nid)
908 {
909         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
910         int i, idlest_cpu = this_cpu;
911
912         BUG_ON(cpu_to_node(this_cpu) == nid);
913
914         rcu_read_lock();
915         for_each_cpu(i, cpumask_of_node(nid)) {
916                 load = weighted_cpuload(i);
917
918                 if (load < min_load) {
919                         min_load = load;
920                         idlest_cpu = i;
921                 }
922         }
923         rcu_read_unlock();
924
925         return idlest_cpu;
926 }
927
928 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
929 {
930         int seq, nid, max_nid = -1;
931         unsigned long max_faults = 0;
932
933         if (!p->mm)     /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
934                 return;
935         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
936         if (p->numa_scan_seq == seq)
937                 return;
938         p->numa_scan_seq = seq;
939         p->numa_migrate_seq++;
940         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
941
942         /* Find the node with the highest number of faults */
943         for_each_online_node(nid) {
944                 unsigned long faults;
945                 int priv, i;
946
947                 for (priv = 0; priv < 2; priv++) {
948                         i = task_faults_idx(nid, priv);
949
950                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
951                         p->numa_faults[i] >>= 1;
952                         p->numa_faults[i] += p->numa_faults_buffer[i];
953                         p->numa_faults_buffer[i] = 0;
954                 }
955
956                 /* Find maximum private faults */
957                 faults = p->numa_faults[task_faults_idx(nid, 1)];
958                 if (faults > max_faults) {
959                         max_faults = faults;
960                         max_nid = nid;
961                 }
962         }
963
964         /*
965          * Record the preferred node as the node with the most faults,
966          * requeue the task to be running on the idlest CPU on the
967          * preferred node and reset the scanning rate to recheck
968          * the working set placement.
969          */
970         if (max_faults && max_nid != p->numa_preferred_nid) {
971                 int preferred_cpu;
972
973                 /*
974                  * If the task is not on the preferred node then find the most
975                  * idle CPU to migrate to.
976                  */
977                 preferred_cpu = task_cpu(p);
978                 if (cpu_to_node(preferred_cpu) != max_nid) {
979                         preferred_cpu = find_idlest_cpu_node(preferred_cpu,
980                                                              max_nid);
981                 }
982
983                 /* Update the preferred nid and migrate task if possible */
984                 p->numa_preferred_nid = max_nid;
985                 p->numa_migrate_seq = 0;
986                 migrate_task_to(p, preferred_cpu);
987         }
988 }
989
990 /*
991  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
992  */
993 void task_numa_fault(int last_nid, int node, int pages, bool migrated)
994 {
995         struct task_struct *p = current;
996         int priv;
997
998         if (!numabalancing_enabled)
999                 return;
1000
1001         /* For now, do not attempt to detect private/shared accesses */
1002         priv = 1;
1003
1004         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
1005         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
1006                 int size = sizeof(*p->numa_faults) * 2 * nr_node_ids;
1007
1008                 /* numa_faults and numa_faults_buffer share the allocation */
1009                 p->numa_faults = kzalloc(size * 2, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
1010                 if (!p->numa_faults)
1011                         return;
1012
1013                 BUG_ON(p->numa_faults_buffer);
1014                 p->numa_faults_buffer = p->numa_faults + (2 * nr_node_ids);
1015         }
1016
1017         /*
1018          * If pages are properly placed (did not migrate) then scan slower.
1019          * This is reset periodically in case of phase changes
1020          */
1021         if (!migrated) {
1022                 /* Initialise if necessary */
1023                 if (!p->numa_scan_period_max)
1024                         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1025
1026                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1027                         p->numa_scan_period + 10);
1028         }
1029
1030         task_numa_placement(p);
1031
1032         p->numa_faults_buffer[task_faults_idx(node, priv)] += pages;
1033 }
1034
1035 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
1036 {
1037         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
1038         p->mm->numa_scan_offset = 0;
1039 }
1040
1041 /*
1042  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
1043  * Triggered from task_tick_numa().
1044  */
1045 void task_numa_work(struct callback_head *work)
1046 {
1047         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
1048         struct task_struct *p = current;
1049         struct mm_struct *mm = p->mm;
1050         struct vm_area_struct *vma;
1051         unsigned long start, end;
1052         unsigned long nr_pte_updates = 0;
1053         long pages;
1054
1055         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
1056
1057         work->next = work; /* protect against double add */
1058         /*
1059          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
1060          *
1061          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
1062          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
1063          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
1064          * work.
1065          */
1066         if (p->flags & PF_EXITING)
1067                 return;
1068
1069         if (!mm->numa_next_reset || !mm->numa_next_scan) {
1070                 mm->numa_next_scan = now +
1071                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1072                 mm->numa_next_reset = now +
1073                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_period_reset);
1074         }
1075
1076         /*
1077          * Reset the scan period if enough time has gone by. Objective is that
1078          * scanning will be reduced if pages are properly placed. As tasks
1079          * can enter different phases this needs to be re-examined. Lacking
1080          * proper tracking of reference behaviour, this blunt hammer is used.
1081          */
1082         migrate = mm->numa_next_reset;
1083         if (time_after(now, migrate)) {
1084                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1085                 next_scan = now + msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_period_reset);
1086                 xchg(&mm->numa_next_reset, next_scan);
1087         }
1088
1089         /*
1090          * Enforce maximal scan/migration frequency..
1091          */
1092         migrate = mm->numa_next_scan;
1093         if (time_before(now, migrate))
1094                 return;
1095
1096         if (p->numa_scan_period == 0) {
1097                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1098                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1099         }
1100
1101         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1102         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
1103                 return;
1104
1105         /*
1106          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
1107          * the next time around.
1108          */
1109         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
1110
1111         start = mm->numa_scan_offset;
1112         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
1113         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
1114         if (!pages)
1115                 return;
1116
1117         down_read(&mm->mmap_sem);
1118         vma = find_vma(mm, start);
1119         if (!vma) {
1120                 reset_ptenuma_scan(p);
1121                 start = 0;
1122                 vma = mm->mmap;
1123         }
1124         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
1125                 if (!vma_migratable(vma))
1126                         continue;
1127
1128                 /* Skip small VMAs. They are not likely to be of relevance */
1129                 if (vma->vm_end - vma->vm_start < HPAGE_SIZE)
1130                         continue;
1131
1132                 do {
1133                         start = max(start, vma->vm_start);
1134                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
1135                         end = min(end, vma->vm_end);
1136                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
1137
1138                         /*
1139                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
1140                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
1141                          * address space is quickly skipped.
1142                          */
1143                         if (nr_pte_updates)
1144                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
1145
1146                         start = end;
1147                         if (pages <= 0)
1148                                 goto out;
1149                 } while (end != vma->vm_end);
1150         }
1151
1152 out:
1153         /*
1154          * If the whole process was scanned without updates then no NUMA
1155          * hinting faults are being recorded and scan rate should be lower.
1156          */
1157         if (mm->numa_scan_offset == 0 && !nr_pte_updates) {
1158                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1159                         p->numa_scan_period << 1);
1160
1161                 next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1162                 mm->numa_next_scan = next_scan;
1163         }
1164
1165         /*
1166          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
1167          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
1168          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
1169          * scanner to the start so check it now.
1170          */
1171         if (vma)
1172                 mm->numa_scan_offset = start;
1173         else
1174                 reset_ptenuma_scan(p);
1175         up_read(&mm->mmap_sem);
1176 }
1177
1178 /*
1179  * Drive the periodic memory faults..
1180  */
1181 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1182 {
1183         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
1184         u64 period, now;
1185
1186         /*
1187          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
1188          */
1189         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
1190                 return;
1191
1192         /*
1193          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
1194          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
1195          * task needs to have done some actual work before we bother with
1196          * NUMA placement.
1197          */
1198         now = curr->se.sum_exec_runtime;
1199         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
1200
1201         if (now - curr->node_stamp > period) {
1202                 if (!curr->node_stamp)
1203                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
1204                 curr->node_stamp += period;
1205
1206                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
1207                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
1208                         task_work_add(curr, work, true);
1209                 }
1210         }
1211 }
1212 #else
1213 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1214 {
1215 }
1216 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1217
1218 static void
1219 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1220 {
1221         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
1222         if (!parent_entity(se))
1223                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
1224 #ifdef CONFIG_SMP
1225         if (entity_is_task(se))
1226                 list_add(&se->group_node, &rq_of(cfs_rq)->cfs_tasks);
1227 #endif
1228         cfs_rq->nr_running++;
1229 }
1230
1231 static void
1232 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1233 {
1234         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
1235         if (!parent_entity(se))
1236                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
1237         if (entity_is_task(se))
1238                 list_del_init(&se->group_node);
1239         cfs_rq->nr_running--;
1240 }
1241
1242 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1243 # ifdef CONFIG_SMP
1244 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
1245 {
1246         long tg_weight;
1247
1248         /*
1249          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
1250          * to gain a more accurate current total weight. See
1251          * update_cfs_rq_load_contribution().
1252          */
1253         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
1254         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
1255         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
1256
1257         return tg_weight;
1258 }
1259
1260 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
1261 {
1262         long tg_weight, load, shares;
1263
1264         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
1265         load = cfs_rq->load.weight;
1266
1267         shares = (tg->shares * load);
1268         if (tg_weight)
1269                 shares /= tg_weight;
1270
1271         if (shares < MIN_SHARES)
1272                 shares = MIN_SHARES;
1273         if (shares > tg->shares)
1274                 shares = tg->shares;
1275
1276         return shares;
1277 }
1278 # else /* CONFIG_SMP */
1279 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
1280 {
1281         return tg->shares;
1282 }
1283 # endif /* CONFIG_SMP */
1284 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
1285                             unsigned long weight)
1286 {
1287         if (se->on_rq) {
1288                 /* commit outstanding execution time */
1289                 if (cfs_rq->curr == se)
1290                         update_curr(cfs_rq);
1291                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
1292         }
1293
1294         update_load_set(&se->load, weight);
1295
1296         if (se->on_rq)
1297                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
1298 }
1299
1300 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
1301
1302 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
1303 {
1304         struct task_group *tg;
1305         struct sched_entity *se;
1306         long shares;
1307
1308         tg = cfs_rq->tg;
1309         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
1310         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
1311                 return;
1312 #ifndef CONFIG_SMP
1313         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
1314                 return;
1315 #endif
1316         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
1317
1318         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
1319 }
1320 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
1321 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
1322 {
1323 }
1324 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
1325
1326 #ifdef CONFIG_SMP
1327 /*
1328  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
1329  * Note: The tables below are dependent on this value.
1330  */
1331 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
1332 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
1333 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
1334
1335 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
1336 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
1337         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
1338         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
1339         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
1340         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
1341         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
1342         0x85aac367, 0x82cd8698,
1343 };
1344
1345 /*
1346  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
1347  * over-estimates when re-combining.
1348  */
1349 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
1350             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
1351          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
1352         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
1353 };
1354
1355 /*
1356  * Approximate:
1357  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
1358  */
1359 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
1360 {
1361         unsigned int local_n;
1362
1363         if (!n)
1364                 return val;
1365         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
1366                 return 0;
1367
1368         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
1369         local_n = n;
1370
1371         /*
1372          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
1373          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * k^(n%PERIOD)
1374          * With a look-up table which covers k^n (n<PERIOD)
1375          *
1376          * To achieve constant time decay_load.
1377          */
1378         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
1379                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
1380                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
1381         }
1382
1383         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
1384         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
1385         return val >> 32;
1386 }
1387
1388 /*
1389  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
1390  * average will be: \Sum 1024*y^n
1391  *
1392  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
1393  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
1394  */
1395 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
1396 {
1397         u32 contrib = 0;
1398
1399         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
1400                 return runnable_avg_yN_sum[n];
1401         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
1402                 return LOAD_AVG_MAX;
1403
1404         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
1405         do {
1406                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
1407                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
1408
1409                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
1410         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
1411
1412         contrib = decay_load(contrib, n);
1413         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
1414 }
1415
1416 /*
1417  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
1418  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
1419  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
1420  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
1421  *
1422  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
1423  *      p0            p1           p2
1424  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
1425  *
1426  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
1427  *
1428  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
1429  * following representation of historical load:
1430  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
1431  *
1432  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
1433  *   y^32 = 0.5
1434  *
1435  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
1436  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
1437  * (u_0).
1438  *
1439  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
1440  * sum again by y is sufficient to update:
1441  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
1442  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
1443  */
1444 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now,
1445                                                         struct sched_avg *sa,
1446                                                         int runnable)
1447 {
1448         u64 delta, periods;
1449         u32 runnable_contrib;
1450         int delta_w, decayed = 0;
1451
1452         delta = now - sa->last_runnable_update;
1453         /*
1454          * This should only happen when time goes backwards, which it
1455          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
1456          */
1457         if ((s64)delta < 0) {
1458                 sa->last_runnable_update = now;
1459                 return 0;
1460         }
1461
1462         /*
1463          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
1464          * approximation of 1us and fast to compute.
1465          */
1466         delta >>= 10;
1467         if (!delta)
1468                 return 0;
1469         sa->last_runnable_update = now;
1470
1471         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
1472         delta_w = sa->runnable_avg_period % 1024;
1473         if (delta + delta_w >= 1024) {
1474                 /* period roll-over */
1475                 decayed = 1;
1476
1477                 /*
1478                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
1479                  * out how much from delta we need to complete the current
1480                  * period and accrue it.
1481                  */
1482                 delta_w = 1024 - delta_w;
1483                 if (runnable)
1484                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
1485                 sa->runnable_avg_period += delta_w;
1486
1487                 delta -= delta_w;
1488
1489                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
1490                 periods = delta / 1024;
1491                 delta %= 1024;
1492
1493                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
1494                                                   periods + 1);
1495                 sa->runnable_avg_period = decay_load(sa->runnable_avg_period,
1496                                                      periods + 1);
1497
1498                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
1499                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
1500                 if (runnable)
1501                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
1502                 sa->runnable_avg_period += runnable_contrib;
1503         }
1504
1505         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
1506         if (runnable)
1507                 sa->runnable_avg_sum += delta;
1508         sa->runnable_avg_period += delta;
1509
1510         return decayed;
1511 }
1512
1513 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
1514 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
1515 {
1516         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1517         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
1518
1519         decays -= se->avg.decay_count;
1520         if (!decays)
1521                 return 0;
1522
1523         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
1524         se->avg.decay_count = 0;
1525
1526         return decays;
1527 }
1528
1529 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1530 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
1531                                                  int force_update)
1532 {
1533         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
1534         long tg_contrib;
1535
1536         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
1537         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
1538
1539         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
1540                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
1541                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
1542         }
1543 }
1544
1545 /*
1546  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
1547  * representation for computing load contributions.
1548  */
1549 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
1550                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
1551 {
1552         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
1553         long contrib;
1554
1555         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
1556         contrib = div_u64(sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
1557                           sa->runnable_avg_period + 1);
1558         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
1559
1560         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
1561                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
1562                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
1563         }
1564 }
1565
1566 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
1567 {
1568         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
1569         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
1570         int runnable_avg;
1571
1572         u64 contrib;
1573
1574         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
1575         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
1576                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
1577
1578         /*
1579          * For group entities we need to compute a correction term in the case
1580          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
1581          * load as a task of equal weight.
1582          *
1583          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
1584          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
1585          * lower-bound on the true value.
1586          *
1587          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
1588          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
1589          * understating by the aggregate of their overlap.
1590          *
1591          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
1592          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
1593          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
1594          *
1595          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
1596          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
1597          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
1598          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
1599          * our upper bound of 1-cpu.
1600          */
1601         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
1602         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
1603                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
1604                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
1605         }
1606 }
1607 #else
1608 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
1609                                                  int force_update) {}
1610 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
1611                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
1612 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
1613 #endif
1614
1615 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
1616 {
1617         u32 contrib;
1618
1619         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
1620         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
1621         contrib /= (se->avg.runnable_avg_period + 1);
1622         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
1623 }
1624
1625 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
1626 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
1627 {
1628         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
1629
1630         if (entity_is_task(se)) {
1631                 __update_task_entity_contrib(se);
1632         } else {
1633                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
1634                 __update_group_entity_contrib(se);
1635         }
1636
1637         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
1638 }
1639
1640 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
1641                                                  long load_contrib)
1642 {
1643         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
1644                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
1645         else
1646                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
1647 }
1648
1649 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
1650
1651 /* Update a sched_entity's runnable average */
1652 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
1653                                           int update_cfs_rq)
1654 {
1655         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1656         long contrib_delta;
1657         u64 now;
1658
1659         /*
1660          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
1661          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
1662          */
1663         if (entity_is_task(se))
1664                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
1665         else
1666                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
1667
1668         if (!__update_entity_runnable_avg(now, &se->avg, se->on_rq))
1669                 return;
1670
1671         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
1672
1673         if (!update_cfs_rq)
1674                 return;
1675
1676         if (se->on_rq)
1677                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
1678         else
1679                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
1680 }
1681
1682 /*
1683  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
1684  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
1685  */
1686 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
1687 {
1688         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
1689         u64 decays;
1690
1691         decays = now - cfs_rq->last_decay;
1692         if (!decays && !force_update)
1693                 return;
1694
1695         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
1696                 unsigned long removed_load;
1697                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
1698                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
1699         }
1700
1701         if (decays) {
1702                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
1703                                                       decays);
1704                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
1705                 cfs_rq->last_decay = now;
1706         }
1707
1708         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
1709 }
1710
1711 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
1712 {
1713         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), &rq->avg, runnable);
1714         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
1715 }
1716
1717 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
1718 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
1719                                                   struct sched_entity *se,
1720                                                   int wakeup)
1721 {
1722         /*
1723          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
1724          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
1725          * accumulated while sleeping.
1726          *
1727          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
1728          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
1729          * constructed load_avg_contrib.
1730          */
1731         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
1732                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1733                 if (se->avg.decay_count) {
1734                         /*
1735                          * In a wake-up migration we have to approximate the
1736                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
1737                          * clock_task between the two cpus, and it is not
1738                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
1739                          * approximate this using our carried decays, which are
1740                          * explicitly atomically readable.
1741                          */
1742                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
1743                                                         << 20;
1744                         update_entity_load_avg(se, 0);
1745                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
1746                         se->avg.decay_count = 0;
1747                 }
1748                 wakeup = 0;
1749         } else {
1750                 /*
1751                  * Task re-woke on same cpu (or else migrate_task_rq_fair()
1752                  * would have made count negative); we must be careful to avoid
1753                  * double-accounting blocked time after synchronizing decays.
1754                  */
1755                 se->avg.last_runnable_update += __synchronize_entity_decay(se)
1756                                                         << 20;
1757         }
1758
1759         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
1760         if (wakeup) {
1761                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
1762                 update_entity_load_avg(se, 0);
1763         }
1764
1765         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
1766         /* we force update consideration on load-balancer moves */
1767         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
1768 }
1769
1770 /*
1771  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
1772  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
1773  * blocked_load_avg.
1774  */
1775 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
1776                                                   struct sched_entity *se,
1777                                                   int sleep)
1778 {
1779         update_entity_load_avg(se, 1);
1780         /* we force update consideration on load-balancer moves */
1781         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
1782
1783         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
1784         if (sleep) {
1785                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
1786                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
1787         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
1788 }
1789
1790 /*
1791  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
1792  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
1793  * be the only way to update the runnable statistic.
1794  */
1795 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
1796 {
1797         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
1798 }
1799
1800 /*
1801  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
1802  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
1803  * be the only way to update the runnable statistic.
1804  */
1805 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
1806 {
1807         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
1808 }
1809
1810 #else
1811 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
1812                                           int update_cfs_rq) {}
1813 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
1814 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
1815                                            struct sched_entity *se,
1816                                            int wakeup) {}
1817 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
1818                                            struct sched_entity *se,
1819                                            int sleep) {}
1820 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
1821                                               int force_update) {}
1822 #endif
1823
1824 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1825 {
1826 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
1827         struct task_struct *tsk = NULL;
1828
1829         if (entity_is_task(se))
1830                 tsk = task_of(se);
1831
1832         if (se->statistics.sleep_start) {
1833                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
1834
1835                 if ((s64)delta < 0)
1836                         delta = 0;
1837
1838                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
1839                         se->statistics.sleep_max = delta;
1840
1841                 se->statistics.sleep_start = 0;
1842                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
1843
1844                 if (tsk) {
1845                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
1846                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
1847                 }
1848         }
1849         if (se->statistics.block_start) {
1850                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
1851
1852                 if ((s64)delta < 0)
1853                         delta = 0;
1854
1855                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
1856                         se->statistics.block_max = delta;
1857
1858                 se->statistics.block_start = 0;
1859                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
1860
1861                 if (tsk) {
1862                         if (tsk->in_iowait) {
1863                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
1864                                 se->statistics.iowait_count++;
1865                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
1866                         }
1867
1868                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
1869
1870                         /*
1871                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
1872                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
1873                          * amount of time that the task spent sleeping:
1874                          */
1875                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
1876                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
1877                                                 (void *)get_wchan(tsk),
1878                                                 delta >> 20);
1879                         }
1880                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
1881                 }
1882         }
1883 #endif
1884 }
1885
1886 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1887 {
1888 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
1889         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
1890
1891         if (d < 0)
1892                 d = -d;
1893
1894         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
1895                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
1896 #endif
1897 }
1898
1899 static void
1900 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
1901 {
1902         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
1903
1904         /*
1905          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
1906          * however the extra weight of the new task will slow them down a
1907          * little, place the new task so that it fits in the slot that
1908          * stays open at the end.
1909          */
1910         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
1911                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
1912
1913         /* sleeps up to a single latency don't count. */
1914         if (!initial) {
1915                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
1916
1917                 /*
1918                  * Halve their sleep time's effect, to allow
1919                  * for a gentler effect of sleepers:
1920                  */
1921                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
1922                         thresh >>= 1;
1923
1924                 vruntime -= thresh;
1925         }
1926
1927         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
1928         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
1929 }
1930
1931 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
1932
1933 static void
1934 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1935 {
1936         /*
1937          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
1938          * through calling update_curr().
1939          */
1940         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
1941                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
1942
1943         /*
1944          * Update run-time statistics of the 'current'.
1945          */
1946         update_curr(cfs_rq);
1947         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
1948         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
1949         update_cfs_shares(cfs_rq);
1950
1951         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
1952                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
1953                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1954         }
1955
1956         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
1957         check_spread(cfs_rq, se);
1958         if (se != cfs_rq->curr)
1959                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
1960         se->on_rq = 1;
1961
1962         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
1963                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
1964                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
1965         }
1966 }
1967
1968 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
1969 {
1970         for_each_sched_entity(se) {
1971                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1972                 if (cfs_rq->last == se)
1973                         cfs_rq->last = NULL;
1974                 else
1975                         break;
1976         }
1977 }
1978
1979 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
1980 {
1981         for_each_sched_entity(se) {
1982                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1983                 if (cfs_rq->next == se)
1984                         cfs_rq->next = NULL;
1985                 else
1986                         break;
1987         }
1988 }
1989
1990 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
1991 {
1992         for_each_sched_entity(se) {
1993                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
1994                 if (cfs_rq->skip == se)
1995                         cfs_rq->skip = NULL;
1996                 else
1997                         break;
1998         }
1999 }
2000
2001 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2002 {
2003         if (cfs_rq->last == se)
2004                 __clear_buddies_last(se);
2005
2006         if (cfs_rq->next == se)
2007                 __clear_buddies_next(se);
2008
2009         if (cfs_rq->skip == se)
2010                 __clear_buddies_skip(se);
2011 }
2012
2013 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2014
2015 static void
2016 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2017 {
2018         /*
2019          * Update run-time statistics of the 'current'.
2020          */
2021         update_curr(cfs_rq);
2022         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
2023
2024         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
2025         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
2026 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2027                 if (entity_is_task(se)) {
2028                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
2029
2030                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
2031                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2032                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
2033                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2034                 }
2035 #endif
2036         }
2037
2038         clear_buddies(cfs_rq, se);
2039
2040         if (se != cfs_rq->curr)
2041                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2042         se->on_rq = 0;
2043         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2044
2045         /*
2046          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
2047          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
2048          * movement in our normalized position.
2049          */
2050         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
2051                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
2052
2053         /* return excess runtime on last dequeue */
2054         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2055
2056         update_min_vruntime(cfs_rq);
2057         update_cfs_shares(cfs_rq);
2058 }
2059
2060 /*
2061  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
2062  */
2063 static void
2064 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2065 {
2066         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
2067         struct sched_entity *se;
2068         s64 delta;
2069
2070         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
2071         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
2072         if (delta_exec > ideal_runtime) {
2073                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2074                 /*
2075                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
2076                  * re-elected due to buddy favours.
2077                  */
2078                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
2079                 return;
2080         }
2081
2082         /*
2083          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
2084          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
2085          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
2086          */
2087         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
2088                 return;
2089
2090         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2091         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
2092
2093         if (delta < 0)
2094                 return;
2095
2096         if (delta > ideal_runtime)
2097                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2098 }
2099
2100 static void
2101 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2102 {
2103         /* 'current' is not kept within the tree. */
2104         if (se->on_rq) {
2105                 /*
2106                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
2107                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
2108                  * runqueue.
2109                  */
2110                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
2111                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2112         }
2113
2114         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
2115         cfs_rq->curr = se;
2116 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2117         /*
2118          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
2119          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
2120          * when there are only lesser-weight tasks around):
2121          */
2122         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
2123                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
2124                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
2125         }
2126 #endif
2127         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
2128 }
2129
2130 static int
2131 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
2132
2133 /*
2134  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
2135  * 1) keep things fair between processes/task groups
2136  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
2137  * 3) pick the "last" process, for cache locality
2138  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
2139  */
2140 static struct sched_entity *pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
2141 {
2142         struct sched_entity *se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2143         struct sched_entity *left = se;
2144
2145         /*
2146          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
2147          * be done without getting too unfair.
2148          */
2149         if (cfs_rq->skip == se) {
2150                 struct sched_entity *second = __pick_next_entity(se);
2151                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
2152                         se = second;
2153         }
2154
2155         /*
2156          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
2157          */
2158         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
2159                 se = cfs_rq->last;
2160
2161         /*
2162          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
2163          */
2164         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
2165                 se = cfs_rq->next;
2166
2167         clear_buddies(cfs_rq, se);
2168
2169         return se;
2170 }
2171
2172 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2173
2174 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
2175 {
2176         /*
2177          * If still on the runqueue then deactivate_task()
2178          * was not called and update_curr() has to be done:
2179          */
2180         if (prev->on_rq)
2181                 update_curr(cfs_rq);
2182
2183         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
2184         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2185
2186         check_spread(cfs_rq, prev);
2187         if (prev->on_rq) {
2188                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
2189                 /* Put 'current' back into the tree. */
2190                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
2191                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
2192                 update_entity_load_avg(prev, 1);
2193         }
2194         cfs_rq->curr = NULL;
2195 }
2196
2197 static void
2198 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
2199 {
2200         /*
2201          * Update run-time statistics of the 'current'.
2202          */
2203         update_curr(cfs_rq);
2204
2205         /*
2206          * Ensure that runnable average is periodically updated.
2207          */
2208         update_entity_load_avg(curr, 1);
2209         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
2210         update_cfs_shares(cfs_rq);
2211
2212 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
2213         /*
2214          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
2215          * validating it and just reschedule.
2216          */
2217         if (queued) {
2218                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2219                 return;
2220         }
2221         /*
2222          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
2223          */
2224         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
2225                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
2226                 return;
2227 #endif
2228
2229         if (cfs_rq->nr_running > 1)
2230                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
2231 }
2232
2233
2234 /**************************************************
2235  * CFS bandwidth control machinery
2236  */
2237
2238 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
2239
2240 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
2241 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
2242
2243 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
2244 {
2245         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
2246 }
2247
2248 void account_cfs_bandwidth_used(int enabled, int was_enabled)
2249 {
2250         /* only need to count groups transitioning between enabled/!enabled */
2251         if (enabled && !was_enabled)
2252                 static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
2253         else if (!enabled && was_enabled)
2254                 static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
2255 }
2256 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
2257 static bool cfs_bandwidth_used(void)
2258 {
2259         return true;
2260 }
2261
2262 void account_cfs_bandwidth_used(int enabled, int was_enabled) {}
2263 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
2264
2265 /*
2266  * default period for cfs group bandwidth.
2267  * default: 0.1s, units: nanoseconds
2268  */
2269 static inline u64 default_cfs_period(void)
2270 {
2271         return 100000000ULL;
2272 }
2273
2274 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
2275 {
2276         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
2277 }
2278
2279 /*
2280  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
2281  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
2282  * additional synchronization around rq->lock.
2283  *
2284  * requires cfs_b->lock
2285  */
2286 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2287 {
2288         u64 now;
2289
2290         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2291                 return;
2292
2293         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
2294         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
2295         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
2296 }
2297
2298 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
2299 {
2300         return &tg->cfs_bandwidth;
2301 }
2302
2303 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
2304 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
2305 {
2306         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
2307                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
2308
2309         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
2310 }
2311
2312 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
2313 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2314 {
2315         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2316         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
2317         u64 amount = 0, min_amount, expires;
2318
2319         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
2320         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
2321
2322         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2323         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2324                 amount = min_amount;
2325         else {
2326                 /*
2327                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
2328                  * period must have elapsed since the last consumption.
2329                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
2330                  * active.
2331                  */
2332                 if (!cfs_b->timer_active) {
2333                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
2334                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b);
2335                 }
2336
2337                 if (cfs_b->runtime > 0) {
2338                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
2339                         cfs_b->runtime -= amount;
2340                         cfs_b->idle = 0;
2341                 }
2342         }
2343         expires = cfs_b->runtime_expires;
2344         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2345
2346         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
2347         /*
2348          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
2349          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
2350          * issued.
2351          */
2352         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
2353                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
2354
2355         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
2356 }
2357
2358 /*
2359  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
2360  * fact that rq->clock snapshots this value.
2361  */
2362 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2363 {
2364         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2365
2366         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
2367         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
2368                 return;
2369
2370         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
2371                 return;
2372
2373         /*
2374          * If the local deadline has passed we have to consider the
2375          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
2376          * has not truly expired.
2377          *
2378          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
2379          * whether the global deadline has advanced.
2380          */
2381
2382         if ((s64)(cfs_rq->runtime_expires - cfs_b->runtime_expires) >= 0) {
2383                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
2384                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
2385         } else {
2386                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
2387                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
2388         }
2389 }
2390
2391 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq,
2392                                      unsigned long delta_exec)
2393 {
2394         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
2395         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
2396         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2397
2398         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
2399                 return;
2400
2401         /*
2402          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
2403          * hierarchy can be throttled
2404          */
2405         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
2406                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2407 }
2408
2409 static __always_inline
2410 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, unsigned long delta_exec)
2411 {
2412         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
2413                 return;
2414
2415         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
2416 }
2417
2418 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
2419 {
2420         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
2421 }
2422
2423 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
2424 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
2425 {
2426         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
2427 }
2428
2429 /*
2430  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
2431  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
2432  * load-balance operations.
2433  */
2434 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
2435                                     int src_cpu, int dest_cpu)
2436 {
2437         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
2438
2439         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
2440         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
2441
2442         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
2443                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
2444 }
2445
2446 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
2447 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
2448 {
2449         struct rq *rq = data;
2450         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
2451
2452         cfs_rq->throttle_count--;
2453 #ifdef CONFIG_SMP
2454         if (!cfs_rq->throttle_count) {
2455                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
2456                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
2457                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
2458         }
2459 #endif
2460
2461         return 0;
2462 }
2463
2464 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
2465 {
2466         struct rq *rq = data;
2467         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
2468
2469         /* group is entering throttled state, stop time */
2470         if (!cfs_rq->throttle_count)
2471                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
2472         cfs_rq->throttle_count++;
2473
2474         return 0;
2475 }
2476
2477 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
2478 {
2479         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2480         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2481         struct sched_entity *se;
2482         long task_delta, dequeue = 1;
2483
2484         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2485
2486         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
2487         rcu_read_lock();
2488         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
2489         rcu_read_unlock();
2490
2491         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
2492         for_each_sched_entity(se) {
2493                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
2494                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
2495                 if (!se->on_rq)
2496                         break;
2497
2498                 if (dequeue)
2499                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
2500                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
2501
2502                 if (qcfs_rq->load.weight)
2503                         dequeue = 0;
2504         }
2505
2506         if (!se)
2507                 rq->nr_running -= task_delta;
2508
2509         cfs_rq->throttled = 1;
2510         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
2511         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2512         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
2513         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2514 }
2515
2516 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
2517 {
2518         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2519         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2520         struct sched_entity *se;
2521         int enqueue = 1;
2522         long task_delta;
2523
2524         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
2525
2526         cfs_rq->throttled = 0;
2527
2528         update_rq_clock(rq);
2529
2530         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2531         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
2532         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
2533         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2534
2535         /* update hierarchical throttle state */
2536         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
2537
2538         if (!cfs_rq->load.weight)
2539                 return;
2540
2541         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
2542         for_each_sched_entity(se) {
2543                 if (se->on_rq)
2544                         enqueue = 0;
2545
2546                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2547                 if (enqueue)
2548                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
2549                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
2550
2551                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2552                         break;
2553         }
2554
2555         if (!se)
2556                 rq->nr_running += task_delta;
2557
2558         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
2559         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
2560                 resched_task(rq->curr);
2561 }
2562
2563 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
2564                 u64 remaining, u64 expires)
2565 {
2566         struct cfs_rq *cfs_rq;
2567         u64 runtime = remaining;
2568
2569         rcu_read_lock();
2570         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
2571                                 throttled_list) {
2572                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2573
2574                 raw_spin_lock(&rq->lock);
2575                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2576                         goto next;
2577
2578                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
2579                 if (runtime > remaining)
2580                         runtime = remaining;
2581                 remaining -= runtime;
2582
2583                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
2584                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
2585
2586                 /* we check whether we're throttled above */
2587                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
2588                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
2589
2590 next:
2591                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
2592
2593                 if (!remaining)
2594                         break;
2595         }
2596         rcu_read_unlock();
2597
2598         return remaining;
2599 }
2600
2601 /*
2602  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
2603  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
2604  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
2605  * used to track this state.
2606  */
2607 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
2608 {
2609         u64 runtime, runtime_expires;
2610         int idle = 1, throttled;
2611
2612         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2613         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
2614         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2615                 goto out_unlock;
2616
2617         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
2618         /* idle depends on !throttled (for the case of a large deficit) */
2619         idle = cfs_b->idle && !throttled;
2620         cfs_b->nr_periods += overrun;
2621
2622         /* if we're going inactive then everything else can be deferred */
2623         if (idle)
2624                 goto out_unlock;
2625
2626         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
2627
2628         if (!throttled) {
2629                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
2630                 cfs_b->idle = 1;
2631                 goto out_unlock;
2632         }
2633
2634         /* account preceding periods in which throttling occurred */
2635         cfs_b->nr_throttled += overrun;
2636
2637         /*
2638          * There are throttled entities so we must first use the new bandwidth
2639          * to unthrottle them before making it generally available.  This
2640          * ensures that all existing debts will be paid before a new cfs_rq is
2641          * allowed to run.
2642          */
2643         runtime = cfs_b->runtime;
2644         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
2645         cfs_b->runtime = 0;
2646
2647         /*
2648          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth
2649          * while we unthrottle.  This can potentially race with an unthrottled
2650          * group trying to acquire new bandwidth from the global pool.
2651          */
2652         while (throttled && runtime > 0) {
2653                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2654                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
2655                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
2656                                                  runtime_expires);
2657                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2658
2659                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
2660         }
2661
2662         /* return (any) remaining runtime */
2663         cfs_b->runtime = runtime;
2664         /*
2665          * While we are ensured activity in the period following an
2666          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
2667          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
2668          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
2669          */
2670         cfs_b->idle = 0;
2671 out_unlock:
2672         if (idle)
2673                 cfs_b->timer_active = 0;
2674         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2675
2676         return idle;
2677 }
2678
2679 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
2680 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
2681 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
2682 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
2683 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
2684 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
2685
2686 /* are we near the end of the current quota period? */
2687 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
2688 {
2689         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
2690         u64 remaining;
2691
2692         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
2693         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
2694                 return 1;
2695
2696         /* is a quota refresh about to occur? */
2697         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
2698         if (remaining < min_expire)
2699                 return 1;
2700
2701         return 0;
2702 }
2703
2704 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2705 {
2706         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
2707
2708         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
2709         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
2710                 return;
2711
2712         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
2713                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
2714 }
2715
2716 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
2717 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2718 {
2719         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2720         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
2721
2722         if (slack_runtime <= 0)
2723                 return;
2724
2725         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2726         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
2727             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
2728                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
2729
2730                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
2731                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
2732                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
2733                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
2734         }
2735         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2736
2737         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
2738         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
2739 }
2740
2741 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2742 {
2743         if (!cfs_bandwidth_used())
2744                 return;
2745
2746         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
2747                 return;
2748
2749         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2750 }
2751
2752 /*
2753  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
2754  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
2755  */
2756 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2757 {
2758         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
2759         u64 expires;
2760
2761         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
2762         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration))
2763                 return;
2764
2765         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2766         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice) {
2767                 runtime = cfs_b->runtime;
2768                 cfs_b->runtime = 0;
2769         }
2770         expires = cfs_b->runtime_expires;
2771         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2772
2773         if (!runtime)
2774                 return;
2775
2776         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
2777
2778         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2779         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
2780                 cfs_b->runtime = runtime;
2781         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2782 }
2783
2784 /*
2785  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
2786  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
2787  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
2788  */
2789 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
2790 {
2791         if (!cfs_bandwidth_used())
2792                 return;
2793
2794         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
2795         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
2796                 return;
2797
2798         /* ensure the group is not already throttled */
2799         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2800                 return;
2801
2802         /* update runtime allocation */
2803         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
2804         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
2805                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
2806 }
2807
2808 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
2809 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2810 {
2811         if (!cfs_bandwidth_used())
2812                 return;
2813
2814         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
2815                 return;
2816
2817         /*
2818          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
2819          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
2820          */
2821         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2822                 return;
2823
2824         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
2825 }
2826
2827 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
2828 {
2829         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
2830                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
2831         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
2832
2833         return HRTIMER_NORESTART;
2834 }
2835
2836 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
2837 {
2838         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
2839                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
2840         ktime_t now;
2841         int overrun;
2842         int idle = 0;
2843
2844         for (;;) {
2845                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
2846                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
2847
2848                 if (!overrun)
2849                         break;
2850
2851                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
2852         }
2853
2854         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
2855 }
2856
2857 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2858 {
2859         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
2860         cfs_b->runtime = 0;
2861         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
2862         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
2863
2864         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
2865         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2866         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
2867         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2868         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
2869 }
2870
2871 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2872 {
2873         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
2874         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
2875 }
2876
2877 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
2878 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2879 {
2880         /*
2881          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
2882          * period or because we're racing with the tear-down path
2883          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
2884          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
2885          */
2886         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer))) {
2887                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2888                 /* ensure cfs_b->lock is available while we wait */
2889                 hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
2890
2891                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2892                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
2893                 if (cfs_b->timer_active)
2894                         return;
2895         }
2896
2897         cfs_b->timer_active = 1;
2898         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
2899 }
2900
2901 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2902 {
2903         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
2904         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
2905 }
2906
2907 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
2908 {
2909         struct cfs_rq *cfs_rq;
2910
2911         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
2912                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2913
2914                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
2915                         continue;
2916
2917                 /*
2918                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
2919                  * there's some valid quota amount
2920                  */
2921                 cfs_rq->runtime_remaining = cfs_b->quota;
2922                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
2923                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
2924         }
2925 }
2926
2927 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
2928 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
2929 {
2930         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2931 }
2932
2933 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq,
2934                                      unsigned long delta_exec) {}
2935 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2936 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2937 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2938
2939 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
2940 {
2941         return 0;
2942 }
2943
2944 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
2945 {
2946         return 0;
2947 }
2948
2949 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
2950                                     int src_cpu, int dest_cpu)
2951 {
2952         return 0;
2953 }
2954
2955 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
2956
2957 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2958 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2959 #endif
2960
2961 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
2962 {
2963         return NULL;
2964 }
2965 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
2966 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
2967
2968 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
2969
2970 /**************************************************
2971  * CFS operations on tasks:
2972  */
2973
2974 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
2975 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2976 {
2977         struct sched_entity *se = &p->se;
2978         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2979
2980         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
2981
2982         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
2983                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
2984                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
2985                 s64 delta = slice - ran;
2986
2987                 if (delta < 0) {
2988                         if (rq->curr == p)
2989                                 resched_task(p);
2990                         return;
2991                 }
2992
2993                 /*
2994                  * Don't schedule slices shorter than 10000ns, that just
2995                  * doesn't make sense. Rely on vruntime for fairness.
2996                  */
2997                 if (rq->curr != p)
2998                         delta = max_t(s64, 10000LL, delta);
2999
3000                 hrtick_start(rq, delta);
3001         }
3002 }
3003
3004 /*
3005  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
3006  * current task is from our class and nr_running is low enough
3007  * to matter.
3008  */
3009 static void hrtick_update(struct rq *rq)
3010 {
3011         struct task_struct *curr = rq->curr;
3012
3013         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
3014                 return;
3015
3016         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
3017                 hrtick_start_fair(rq, curr);
3018 }
3019 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
3020 static inline void
3021 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3022 {
3023 }
3024
3025 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
3026 {
3027 }
3028 #endif
3029
3030 /*
3031  * The enqueue_task method is called before nr_running is
3032  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
3033  * then put the task into the rbtree:
3034  */
3035 static void
3036 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3037 {
3038         struct cfs_rq *cfs_rq;
3039         struct sched_entity *se = &p->se;
3040
3041         for_each_sched_entity(se) {
3042                 if (se->on_rq)
3043                         break;
3044                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3045                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
3046
3047                 /*
3048                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3049                  *
3050                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3051                  * post the final h_nr_running increment below.
3052                 */
3053                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3054                         break;
3055                 cfs_rq->h_nr_running++;
3056
3057                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
3058         }
3059
3060         for_each_sched_entity(se) {
3061                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3062                 cfs_rq->h_nr_running++;
3063
3064                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3065                         break;
3066
3067                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3068                 update_entity_load_avg(se, 1);
3069         }
3070
3071         if (!se) {
3072                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
3073                 inc_nr_running(rq);
3074         }
3075         hrtick_update(rq);
3076 }
3077
3078 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
3079
3080 /*
3081  * The dequeue_task method is called before nr_running is
3082  * decreased. We remove the task from the rbtree and
3083  * update the fair scheduling stats:
3084  */
3085 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3086 {
3087         struct cfs_rq *cfs_rq;
3088         struct sched_entity *se = &p->se;
3089         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
3090
3091         for_each_sched_entity(se) {
3092                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3093                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
3094
3095                 /*
3096                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3097                  *
3098                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3099                  * post the final h_nr_running decrement below.
3100                 */
3101                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3102                         break;
3103                 cfs_rq->h_nr_running--;
3104
3105                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
3106                 if (cfs_rq->load.weight) {
3107                         /*
3108                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
3109                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
3110                          */
3111                         if (task_sleep && parent_entity(se))
3112                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
3113
3114                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
3115                         se = parent_entity(se);
3116                         break;
3117                 }
3118                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
3119         }
3120
3121         for_each_sched_entity(se) {
3122                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3123                 cfs_rq->h_nr_running--;
3124
3125                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3126                         break;
3127
3128                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3129                 update_entity_load_avg(se, 1);
3130         }
3131
3132         if (!se) {
3133                 dec_nr_running(rq);
3134                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
3135         }
3136         hrtick_update(rq);
3137 }
3138
3139 #ifdef CONFIG_SMP
3140 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
3141 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
3142 {
3143         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
3144 }
3145
3146 /*
3147  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
3148  * according to the scheduling class and "nice" value.
3149  *
3150  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
3151  * balance conservatively.
3152  */
3153 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
3154 {
3155         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3156         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
3157
3158         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
3159                 return total;
3160
3161         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
3162 }
3163
3164 /*
3165  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
3166  * according to the scheduling class and "nice" value.
3167  */
3168 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
3169 {
3170         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3171         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
3172
3173         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
3174                 return total;
3175
3176         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
3177 }
3178
3179 static unsigned long power_of(int cpu)
3180 {
3181         return cpu_rq(cpu)->cpu_power;
3182 }
3183
3184 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
3185 {
3186         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3187         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->nr_running);
3188         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
3189
3190         if (nr_running)
3191                 return load_avg / nr_running;
3192
3193         return 0;
3194 }
3195
3196 static void record_wakee(struct task_struct *p)
3197 {
3198         /*
3199          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
3200          * about the boundary, really active task won't care
3201          * about the loss.
3202          */
3203         if (jiffies > current->wakee_flip_decay_ts + HZ) {
3204                 current->wakee_flips = 0;
3205                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
3206         }
3207
3208         if (current->last_wakee != p) {
3209                 current->last_wakee = p;
3210                 current->wakee_flips++;
3211         }
3212 }
3213
3214 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
3215 {
3216         struct sched_entity *se = &p->se;
3217         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3218         u64 min_vruntime;
3219
3220 #ifndef CONFIG_64BIT
3221         u64 min_vruntime_copy;
3222
3223         do {
3224                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
3225                 smp_rmb();
3226                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3227         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
3228 #else
3229         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3230 #endif
3231
3232         se->vruntime -= min_vruntime;
3233         record_wakee(p);
3234 }
3235
3236 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3237 /*
3238  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
3239  *
3240  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
3241  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
3242  * can calculate the shift in shares.
3243  *
3244  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
3245  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
3246  * total group weight.
3247  *
3248  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
3249  * distribution (s_i) using:
3250  *
3251  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
3252  *
3253  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
3254  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
3255  * shares distribution (s_i):
3256  *
3257  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
3258  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
3259  *
3260  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
3261  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
3262  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
3263  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
3264  *
3265  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
3266  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
3267  *
3268  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
3269  *
3270  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
3271  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
3272  * weight and shares distributions like:
3273  *
3274  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
3275  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
3276  *
3277  * We can then compute the difference in effective weight by using:
3278  *
3279  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
3280  *
3281  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
3282  *
3283  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
3284  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
3285  * 4/7) times the weight of the group.
3286  */
3287 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
3288 {
3289         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
3290
3291         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
3292                 return wl;
3293
3294         for_each_sched_entity(se) {
3295                 long w, W;
3296
3297                 tg = se->my_q->tg;
3298
3299                 /*
3300                  * W = @wg + \Sum rw_j
3301                  */
3302                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
3303
3304                 /*
3305                  * w = rw_i + @wl
3306                  */
3307                 w = se->my_q->load.weight + wl;
3308
3309                 /*
3310                  * wl = S * s'_i; see (2)
3311                  */
3312                 if (W > 0 && w < W)
3313                         wl = (w * tg->shares) / W;
3314                 else
3315                         wl = tg->shares;
3316
3317                 /*
3318                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
3319                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
3320                  * calc_cfs_shares().
3321                  */
3322                 if (wl < MIN_SHARES)
3323                         wl = MIN_SHARES;
3324
3325                 /*
3326                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
3327                  */
3328                 wl -= se->load.weight;
3329
3330                 /*
3331                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
3332                  * the final effective load change on the root group. Since
3333                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
3334                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
3335                  * resulting from this level per the above.
3336                  */
3337                 wg = 0;
3338         }
3339
3340         return wl;
3341 }
3342 #else
3343
3344 static inline unsigned long effective_load(struct task_group *tg, int cpu,
3345                 unsigned long wl, unsigned long wg)
3346 {
3347         return wl;
3348 }
3349
3350 #endif
3351
3352 static int wake_wide(struct task_struct *p)
3353 {
3354         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
3355
3356         /*
3357          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
3358          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
3359          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
3360          */
3361         if (p->wakee_flips > factor) {
3362                 /*
3363                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
3364                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
3365                  * it alone.
3366                  */
3367                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
3368                         return 1;
3369         }
3370
3371         return 0;
3372 }
3373
3374 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
3375 {
3376         s64 this_load, load;
3377         int idx, this_cpu, prev_cpu;
3378         unsigned long tl_per_task;
3379         struct task_group *tg;
3380         unsigned long weight;
3381         int balanced;
3382
3383         /*
3384          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
3385          * ourselves around too much.
3386          */
3387         if (wake_wide(p))
3388                 return 0;
3389
3390         idx       = sd->wake_idx;
3391         this_cpu  = smp_processor_id();
3392         prev_cpu  = task_cpu(p);
3393         load      = source_load(prev_cpu, idx);
3394         this_load = target_load(this_cpu, idx);
3395
3396         /*
3397          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
3398          * effect of the currently running task from the load
3399          * of the current CPU:
3400          */
3401         if (sync) {
3402                 tg = task_group(current);
3403                 weight = current->se.load.weight;
3404
3405                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
3406                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
3407         }
3408
3409         tg = task_group(p);
3410         weight = p->se.load.weight;
3411
3412         /*
3413          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
3414          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
3415          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
3416          * about that, so that's good too.
3417          *
3418          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
3419          * task to be woken on this_cpu.
3420          */
3421         if (this_load > 0) {
3422                 s64 this_eff_load, prev_eff_load;
3423
3424                 this_eff_load = 100;
3425                 this_eff_load *= power_of(prev_cpu);
3426                 this_eff_load *= this_load +
3427                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
3428
3429                 prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
3430                 prev_eff_load *= power_of(this_cpu);
3431                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
3432
3433                 balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
3434         } else
3435                 balanced = true;
3436
3437         /*
3438          * If the currently running task will sleep within
3439          * a reasonable amount of time then attract this newly
3440          * woken task:
3441          */
3442         if (sync && balanced)
3443                 return 1;
3444
3445         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
3446         tl_per_task = cpu_avg_load_per_task(this_cpu);
3447
3448         if (balanced ||
3449             (this_load <= load &&
3450              this_load + target_load(prev_cpu, idx) <= tl_per_task)) {
3451                 /*
3452                  * This domain has SD_WAKE_AFFINE and
3453                  * p is cache cold in this domain, and
3454                  * there is no bad imbalance.
3455                  */
3456                 schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
3457                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
3458
3459                 return 1;
3460         }
3461         return 0;
3462 }
3463
3464 /*
3465  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
3466  * domain.
3467  */
3468 static struct sched_group *
3469 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
3470                   int this_cpu, int load_idx)
3471 {
3472         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
3473         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
3474         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
3475
3476         do {
3477                 unsigned long load, avg_load;
3478                 int local_group;
3479                 int i;
3480
3481                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
3482                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
3483                                         tsk_cpus_allowed(p)))
3484                         continue;
3485
3486                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
3487                                                sched_group_cpus(group));
3488
3489                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
3490                 avg_load = 0;
3491
3492                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
3493                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
3494                         if (local_group)
3495                                 load = source_load(i, load_idx);
3496                         else
3497                                 load = target_load(i, load_idx);
3498
3499                         avg_load += load;
3500                 }
3501
3502                 /* Adjust by relative CPU power of the group */
3503                 avg_load = (avg_load * SCHED_POWER_SCALE) / group->sgp->power;
3504
3505                 if (local_group) {
3506                         this_load = avg_load;
3507                 } else if (avg_load < min_load) {
3508                         min_load = avg_load;
3509                         idlest = group;
3510                 }
3511         } while (group = group->next, group != sd->groups);
3512
3513         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
3514                 return NULL;
3515         return idlest;
3516 }
3517
3518 /*
3519  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
3520  */
3521 static int
3522 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
3523 {
3524         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
3525         int idlest = -1;
3526         int i;
3527
3528         /* Traverse only the allowed CPUs */
3529         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
3530                 load = weighted_cpuload(i);
3531
3532                 if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
3533                         min_load = load;
3534                         idlest = i;
3535                 }
3536         }
3537
3538         return idlest;
3539 }
3540
3541 /*
3542  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
3543  */
3544 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
3545 {
3546         struct sched_domain *sd;
3547         struct sched_group *sg;
3548         int i = task_cpu(p);
3549
3550         if (idle_cpu(target))
3551                 return target;
3552
3553         /*
3554          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
3555          */
3556         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
3557                 return i;
3558
3559         /*
3560          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
3561          */
3562         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
3563         for_each_lower_domain(sd) {
3564                 sg = sd->groups;
3565                 do {
3566                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
3567                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
3568                                 goto next;
3569
3570                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
3571                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
3572                                         goto next;
3573                         }
3574
3575                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
3576                                         tsk_cpus_allowed(p));
3577                         goto done;
3578 next:
3579                         sg = sg->next;
3580                 } while (sg != sd->groups);
3581         }
3582 done:
3583         return target;
3584 }
3585
3586 /*
3587  * sched_balance_self: balance the current task (running on cpu) in domains
3588  * that have the 'flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_FORK and
3589  * SD_BALANCE_EXEC.
3590  *
3591  * Balance, ie. select the least loaded group.
3592  *
3593  * Returns the target CPU number, or the same CPU if no balancing is needed.
3594  *
3595  * preempt must be disabled.
3596  */
3597 static int
3598 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int sd_flag, int wake_flags)
3599 {
3600         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
3601         int cpu = smp_processor_id();
3602         int prev_cpu = task_cpu(p);
3603         int new_cpu = cpu;
3604         int want_affine = 0;
3605         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
3606
3607         if (p->nr_cpus_allowed == 1)
3608                 return prev_cpu;
3609
3610         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
3611                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
3612                         want_affine = 1;
3613                 new_cpu = prev_cpu;
3614         }
3615
3616         rcu_read_lock();
3617         for_each_domain(cpu, tmp) {
3618                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
3619                         continue;
3620
3621                 /*
3622                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
3623                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
3624                  */
3625                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
3626                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
3627                         affine_sd = tmp;
3628                         break;
3629                 }
3630
3631                 if (tmp->flags & sd_flag)
3632                         sd = tmp;
3633         }
3634
3635         if (affine_sd) {
3636                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
3637                         prev_cpu = cpu;
3638
3639                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
3640                 goto unlock;
3641         }
3642
3643         while (sd) {
3644                 int load_idx = sd->forkexec_idx;
3645                 struct sched_group *group;
3646                 int weight;
3647
3648                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
3649                         sd = sd->child;
3650                         continue;
3651                 }
3652
3653                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
3654                         load_idx = sd->wake_idx;
3655
3656                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, load_idx);
3657                 if (!group) {
3658                         sd = sd->child;
3659                         continue;
3660                 }
3661
3662                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
3663                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
3664                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
3665                         sd = sd->child;
3666                         continue;
3667                 }
3668
3669                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
3670                 cpu = new_cpu;
3671                 weight = sd->span_weight;
3672                 sd = NULL;
3673                 for_each_domain(cpu, tmp) {
3674                         if (weight <= tmp->span_weight)
3675                                 break;
3676                         if (tmp->flags & sd_flag)
3677                                 sd = tmp;
3678                 }
3679                 /* while loop will break here if sd == NULL */
3680         }
3681 unlock:
3682         rcu_read_unlock();
3683
3684         return new_cpu;
3685 }
3686
3687 /*
3688  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
3689  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
3690  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
3691  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
3692  */
3693 static void
3694 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
3695 {
3696         struct sched_entity *se = &p->se;
3697         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3698
3699         /*
3700          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
3701          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
3702          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
3703          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
3704          */
3705         if (se->avg.decay_count) {
3706                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
3707                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
3708                                                 &cfs_rq->removed_load);
3709         }
3710 }
3711 #endif /* CONFIG_SMP */
3712
3713 static unsigned long
3714 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
3715 {
3716         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
3717
3718         /*
3719          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
3720          * to virtual-time in his units.
3721          *
3722          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
3723          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
3724          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
3725          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
3726          * be smaller, again penalizing the lighter task.
3727          *
3728          * This is especially important for buddies when the leftmost
3729          * task is higher priority than the buddy.
3730          */
3731         return calc_delta_fair(gran, se);
3732 }
3733
3734 /*
3735  * Should 'se' preempt 'curr'.
3736  *
3737  *             |s1
3738  *        |s2
3739  *   |s3
3740  *         g
3741  *      |<--->|c
3742  *
3743  *  w(c, s1) = -1
3744  *  w(c, s2) =  0
3745  *  w(c, s3) =  1
3746  *
3747  */
3748 static int
3749 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
3750 {
3751         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
3752
3753         if (vdiff <= 0)
3754                 return -1;
3755
3756         gran = wakeup_gran(curr, se);
3757         if (vdiff > gran)
3758                 return 1;
3759
3760         return 0;
3761 }
3762
3763 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
3764 {
3765         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
3766                 return;
3767
3768         for_each_sched_entity(se)
3769                 cfs_rq_of(se)->last = se;
3770 }
3771
3772 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
3773 {
3774         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
3775                 return;
3776
3777         for_each_sched_entity(se)
3778                 cfs_rq_of(se)->next = se;
3779 }
3780
3781 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
3782 {
3783         for_each_sched_entity(se)
3784                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
3785 }
3786
3787 /*
3788  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3789  */
3790 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
3791 {
3792         struct task_struct *curr = rq->curr;
3793         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
3794         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
3795         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
3796         int next_buddy_marked = 0;
3797
3798         if (unlikely(se == pse))
3799                 return;
3800
3801         /*
3802          * This is possible from callers such as move_task(), in which we
3803          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
3804          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
3805          * next-buddy nomination below.
3806          */
3807         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
3808                 return;
3809
3810         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
3811                 set_next_buddy(pse);
3812                 next_buddy_marked = 1;
3813         }
3814
3815         /*
3816          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
3817          * wake up path.
3818          *
3819          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
3820          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
3821          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
3822          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
3823          * below.
3824          */
3825         if (test_tsk_need_resched(curr))
3826                 return;
3827
3828         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
3829         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
3830             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
3831                 goto preempt;
3832
3833         /*
3834          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
3835          * is driven by the tick):
3836          */
3837         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
3838                 return;
3839
3840         find_matching_se(&se, &pse);
3841         update_curr(cfs_rq_of(se));
3842         BUG_ON(!pse);
3843         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
3844                 /*
3845                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
3846                  * triggering this preemption.
3847                  */
3848                 if (!next_buddy_marked)
3849                         set_next_buddy(pse);
3850                 goto preempt;
3851         }
3852
3853         return;
3854
3855 preempt:
3856         resched_task(curr);
3857         /*
3858          * Only set the backward buddy when the current task is still
3859          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
3860          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
3861          * point, either of which can * drop the rq lock.
3862          *
3863          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
3864          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
3865          */
3866         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
3867                 return;
3868
3869         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
3870                 set_last_buddy(se);
3871 }
3872
3873 static struct task_struct *pick_next_task_fair(struct rq *rq)
3874 {
3875         struct task_struct *p;
3876         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
3877         struct sched_entity *se;
3878
3879         if (!cfs_rq->nr_running)
3880                 return NULL;
3881
3882         do {
3883                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
3884                 set_next_entity(cfs_rq, se);
3885                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
3886         } while (cfs_rq);
3887
3888         p = task_of(se);
3889         if (hrtick_enabled(rq))
3890                 hrtick_start_fair(rq, p);
3891
3892         return p;
3893 }
3894
3895 /*
3896  * Account for a descheduled task:
3897  */
3898 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
3899 {
3900         struct sched_entity *se = &prev->se;
3901         struct cfs_rq *cfs_rq;
3902
3903         for_each_sched_entity(se) {
3904                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3905                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
3906         }
3907 }
3908
3909 /*
3910  * sched_yield() is very simple
3911  *
3912  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
3913  */
3914 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
3915 {
3916         struct task_struct *curr = rq->curr;
3917         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
3918         struct sched_entity *se = &curr->se;
3919
3920         /*
3921          * Are we the only task in the tree?
3922          */
3923         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
3924                 return;
3925
3926         clear_buddies(cfs_rq, se);
3927
3928         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
3929                 update_rq_clock(rq);
3930                 /*
3931                  * Update run-time statistics of the 'current'.
3932                  */
3933                 update_curr(cfs_rq);
3934                 /*
3935                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
3936                  * so we don't do microscopic update in schedule()
3937                  * and double the fastpath cost.
3938                  */
3939                  rq->skip_clock_update = 1;
3940         }
3941
3942         set_skip_buddy(se);
3943 }
3944
3945 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
3946 {
3947         struct sched_entity *se = &p->se;
3948
3949         /* throttled hierarchies are not runnable */
3950         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
3951                 return false;
3952
3953         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
3954         set_next_buddy(se);
3955
3956         yield_task_fair(rq);
3957
3958         return true;
3959 }
3960
3961 #ifdef CONFIG_SMP
3962 /**************************************************
3963  * Fair scheduling class load-balancing methods.
3964  *
3965  * BASICS
3966  *
3967  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
3968  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
3969  * time to each task. This is expressed in the following equation:
3970  *
3971  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
3972  *
3973  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
3974  * W_i,0 is defined as:
3975  *
3976  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
3977  *
3978  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
3979  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
3980  *
3981  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
3982  * weight:
3983  *
3984  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
3985  *
3986  * P_i is the cpu power (or compute capacity) of cpu i, typically it is the
3987  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
3988  * can also include other factors [XXX].
3989  *
3990  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
3991  * directly from (1):
3992  *
3993  *   imb_i,j = max{ avg(W/P), W_i/P_i } - min{ avg(W/P), W_j/P_j }    (4)
3994  *
3995  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
3996  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
3997  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
3998  *
3999  * [XXX expand on:
4000  *     - infeasible weights;
4001  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
4002  *
4003  *
4004  * SCHED DOMAINS
4005  *
4006  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
4007  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
4008  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
4009  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
4010  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
4011  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
4012  * the groups.
4013  *
4014  * This yields:
4015  *
4016  *     log_2 n     1     n
4017  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
4018  *     i = 0      2^i   2^i
4019  *                               `- size of each group
4020  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
4021  *         |         `- freq
4022  *         `- sum over all levels
4023  *
4024  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
4025  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
4026  *
4027  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
4028  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
4029  *
4030  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
4031  *
4032  *             log_2 n     
4033  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
4034  *             k = 0
4035  *
4036  * And you'll find that:
4037  *
4038  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
4039  *
4040  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
4041  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
4042  * of:
4043  *
4044  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
4045  *
4046  *
4047  * WORK CONSERVING
4048  *
4049  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
4050  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
4051  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
4052  *
4053  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
4054  * time.
4055  *
4056  * [XXX more?]
4057  *
4058  *
4059  * CGROUPS
4060  *
4061  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
4062  *
4063  *                                s_k,i
4064  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
4065  *                                 S_k
4066  *
4067  * Where
4068  *
4069  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
4070  *
4071  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
4072  *
4073  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
4074  * property.
4075  *
4076  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
4077  *      rewrite all of this once again.]
4078  */ 
4079
4080 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
4081
4082 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
4083 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
4084 #define LBF_DST_PINNED  0x04
4085 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
4086
4087 struct lb_env {
4088         struct sched_domain     *sd;
4089
4090         struct rq               *src_rq;
4091         int                     src_cpu;
4092
4093         int                     dst_cpu;
4094         struct rq               *dst_rq;
4095
4096         struct cpumask          *dst_grpmask;
4097         int                     new_dst_cpu;
4098         enum cpu_idle_type      idle;
4099         long                    imbalance;
4100         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
4101         struct cpumask          *cpus;
4102
4103         unsigned int            flags;
4104
4105         unsigned int            loop;
4106         unsigned int            loop_break;
4107         unsigned int            loop_max;
4108 };
4109
4110 /*
4111  * move_task - move a task from one runqueue to another runqueue.
4112  * Both runqueues must be locked.
4113  */
4114 static void move_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4115 {
4116         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
4117         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
4118         activate_task(env->dst_rq, p, 0);
4119         check_preempt_curr(env->dst_rq, p, 0);
4120 }
4121
4122 /*
4123  * Is this task likely cache-hot:
4124  */
4125 static int
4126 task_hot(struct task_struct *p, u64 now, struct sched_domain *sd)
4127 {
4128         s64 delta;
4129
4130         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
4131                 return 0;
4132
4133         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
4134                 return 0;
4135
4136         /*
4137          * Buddy candidates are cache hot:
4138          */
4139         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && this_rq()->nr_running &&
4140                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
4141                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
4142                 return 1;
4143
4144         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
4145                 return 1;
4146         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
4147                 return 0;
4148
4149         delta = now - p->se.exec_start;
4150
4151         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
4152 }
4153
4154 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4155 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
4156 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4157 {
4158         int src_nid, dst_nid;
4159
4160         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults ||
4161             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
4162                 return false;
4163         }
4164
4165         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4166         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4167
4168         if (src_nid == dst_nid ||
4169             p->numa_migrate_seq >= sysctl_numa_balancing_settle_count)
4170                 return false;
4171
4172         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid ||
4173             task_faults(p, dst_nid) > task_faults(p, src_nid))
4174                 return true;
4175
4176         return false;
4177 }
4178
4179
4180 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4181 {
4182         int src_nid, dst_nid;
4183
4184         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
4185                 return false;
4186
4187         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
4188                 return false;
4189
4190         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4191         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4192
4193         if (src_nid == dst_nid ||
4194             p->numa_migrate_seq >= sysctl_numa_balancing_settle_count)
4195                 return false;
4196
4197         if (task_faults(p, dst_nid) < task_faults(p, src_nid))
4198                 return true;
4199
4200         return false;
4201 }
4202
4203 #else
4204 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
4205                                              struct lb_env *env)
4206 {
4207         return false;
4208 }
4209
4210 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
4211                                              struct lb_env *env)
4212 {
4213         return false;
4214 }
4215 #endif
4216
4217 /*
4218  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
4219  */
4220 static
4221 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4222 {
4223         int tsk_cache_hot = 0;
4224         /*
4225          * We do not migrate tasks that are:
4226          * 1) throttled_lb_pair, or
4227          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
4228          * 3) running (obviously), or
4229          * 4) are cache-hot on their current CPU.
4230          */
4231         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
4232                 return 0;
4233
4234         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
4235                 int cpu;
4236
4237                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
4238
4239                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
4240
4241                 /*
4242                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
4243                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
4244                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
4245                  *
4246                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
4247                  * one in current iteration.
4248                  */
4249                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
4250                         return 0;
4251
4252                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
4253                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
4254                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
4255                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
4256                                 env->new_dst_cpu = cpu;
4257                                 break;
4258                         }
4259                 }
4260
4261                 return 0;
4262         }
4263
4264         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
4265         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
4266
4267         if (task_running(env->src_rq, p)) {
4268                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
4269                 return 0;
4270         }
4271
4272         /*
4273          * Aggressive migration if:
4274          * 1) destination numa is preferred
4275          * 2) task is cache cold, or
4276          * 3) too many balance attempts have failed.
4277          */
4278         tsk_cache_hot = task_hot(p, rq_clock_task(env->src_rq), env->sd);
4279         if (!tsk_cache_hot)
4280                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
4281
4282         if (migrate_improves_locality(p, env)) {
4283 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4284                 if (tsk_cache_hot) {
4285                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
4286                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
4287                 }
4288 #endif
4289                 return 1;
4290         }
4291
4292         if (!tsk_cache_hot ||
4293                 env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
4294
4295                 if (tsk_cache_hot) {
4296                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
4297                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
4298                 }
4299
4300                 return 1;
4301         }
4302
4303         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
4304         return 0;
4305 }
4306
4307 /*
4308  * move_one_task tries to move exactly one task from busiest to this_rq, as
4309  * part of active balancing operations within "domain".
4310  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
4311  *
4312  * Called with both runqueues locked.
4313  */
4314 static int move_one_task(struct lb_env *env)
4315 {
4316         struct task_struct *p, *n;
4317
4318         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
4319                 if (!can_migrate_task(p, env))
4320                         continue;
4321
4322                 move_task(p, env);
4323                 /*
4324                  * Right now, this is only the second place move_task()
4325                  * is called, so we can safely collect move_task()
4326                  * stats here rather than inside move_task().
4327                  */
4328                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
4329                 return 1;
4330         }
4331         return 0;
4332 }
4333
4334 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
4335
4336 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
4337
4338 /*
4339  * move_tasks tries to move up to imbalance weighted load from busiest to
4340  * this_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
4341  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
4342  *
4343  * Called with both runqueues locked.
4344  */
4345 static int move_tasks(struct lb_env *env)
4346 {
4347         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
4348         struct task_struct *p;
4349         unsigned long load;
4350         int pulled = 0;
4351
4352         if (env->imbalance <= 0)
4353                 return 0;
4354
4355         while (!list_empty(tasks)) {
4356                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
4357
4358                 env->loop++;
4359                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
4360                 if (env->loop > env->loop_max)
4361                         break;
4362
4363                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
4364                 if (env->loop > env->loop_break) {
4365                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
4366                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
4367                         break;
4368                 }
4369
4370                 if (!can_migrate_task(p, env))
4371                         goto next;
4372
4373                 load = task_h_load(p);
4374
4375                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
4376                         goto next;
4377
4378                 if ((load / 2) > env->imbalance)
4379                         goto next;
4380
4381                 move_task(p, env);
4382                 pulled++;
4383                 env->imbalance -= load;
4384
4385 #ifdef CONFIG_PREEMPT
4386                 /*
4387                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
4388                  * kernels will stop after the first task is pulled to minimize
4389                  * the critical section.
4390                  */
4391                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
4392                         break;
4393 #endif
4394
4395                 /*
4396                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
4397                  * weighted load.
4398                  */
4399                 if (env->imbalance <= 0)
4400                         break;
4401
4402                 continue;
4403 next:
4404                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
4405         }
4406
4407         /*
4408          * Right now, this is one of only two places move_task() is called,
4409          * so we can safely collect move_task() stats here rather than
4410          * inside move_task().
4411          */
4412         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], pulled);
4413
4414         return pulled;
4415 }
4416
4417 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4418 /*
4419  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
4420  */
4421 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
4422 {
4423         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4424         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4425
4426         /* throttled entities do not contribute to load */
4427         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
4428                 return;
4429
4430         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
4431
4432         if (se) {
4433                 update_entity_load_avg(se, 1);
4434                 /*
4435                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
4436                  * list removal.  This generally implies that all our children
4437                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
4438                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
4439                  * at enqueue.
4440                  *
4441                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
4442                  */
4443                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
4444                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
4445         } else {
4446                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4447                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
4448         }
4449 }
4450
4451 static void update_blocked_averages(int cpu)
4452 {
4453         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4454         struct cfs_rq *cfs_rq;
4455         unsigned long flags;
4456
4457         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
4458         update_rq_clock(rq);
4459         /*
4460          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
4461          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
4462          */
4463         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4464                 /*
4465                  * Note: We may want to consider periodically releasing
4466                  * rq->lock about these updates so that creating many task
4467                  * groups does not result in continually extending hold time.
4468                  */
4469                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
4470         }
4471
4472         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
4473 }
4474
4475 /*
4476  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
4477  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
4478  * group is a fraction of its parents load.
4479  */
4480 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
4481 {
4482         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4483         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4484         unsigned long now = jiffies;
4485         unsigned long load;
4486
4487         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
4488                 return;
4489
4490         cfs_rq->h_load_next = NULL;
4491         for_each_sched_entity(se) {
4492                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4493                 cfs_rq->h_load_next = se;
4494                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
4495                         break;
4496         }
4497
4498         if (!se) {
4499                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
4500                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
4501         }
4502
4503         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
4504                 load = cfs_rq->h_load;
4505                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
4506                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
4507                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4508                 cfs_rq->h_load = load;
4509                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
4510         }
4511 }
4512
4513 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
4514 {
4515         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
4516
4517         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
4518         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
4519                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
4520 }
4521 #else
4522 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
4523 {
4524 }
4525
4526 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
4527 {
4528         return p->se.avg.load_avg_contrib;
4529 }
4530 #endif
4531
4532 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
4533 /*
4534  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
4535  */
4536 struct sg_lb_stats {
4537         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
4538         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
4539         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
4540         unsigned long load_per_task;
4541         unsigned long group_power;
4542         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
4543         unsigned int group_capacity;
4544         unsigned int idle_cpus;
4545         unsigned int group_weight;
4546         int group_imb; /* Is there an imbalance in the group ? */
4547         int group_has_capacity; /* Is there extra capacity in the group? */
4548 };
4549
4550 /*
4551  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
4552  *               during load balancing.
4553  */
4554 struct sd_lb_stats {
4555         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
4556         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
4557         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
4558         unsigned long total_pwr;        /* Total power of all groups in sd */
4559         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
4560
4561         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
4562         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
4563 };
4564
4565 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
4566 {
4567         /*
4568          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
4569          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
4570          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
4571          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
4572          */
4573         *sds = (struct sd_lb_stats){
4574                 .busiest = NULL,
4575                 .local = NULL,
4576                 .total_load = 0UL,
4577                 .total_pwr = 0UL,
4578                 .busiest_stat = {
4579                         .avg_load = 0UL,
4580                 },
4581         };
4582 }
4583
4584 /**
4585  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
4586  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
4587  * @idle: The Idle status of the CPU for whose sd load_icx is obtained.
4588  *
4589  * Return: The load index.
4590  */
4591 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
4592                                         enum cpu_idle_type idle)
4593 {
4594         int load_idx;
4595
4596         switch (idle) {
4597         case CPU_NOT_IDLE:
4598                 load_idx = sd->busy_idx;
4599                 break;
4600
4601         case CPU_NEWLY_IDLE:
4602                 load_idx = sd->newidle_idx;
4603                 break;
4604         default:
4605                 load_idx = sd->idle_idx;
4606                 break;
4607         }
4608
4609         return load_idx;
4610 }
4611
4612 static unsigned long default_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4613 {
4614         return SCHED_POWER_SCALE;
4615 }
4616
4617 unsigned long __weak arch_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4618 {
4619         return default_scale_freq_power(sd, cpu);
4620 }
4621
4622 static unsigned long default_scale_smt_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4623 {
4624         unsigned long weight = sd->span_weight;
4625         unsigned long smt_gain = sd->smt_gain;
4626
4627         smt_gain /= weight;
4628
4629         return smt_gain;
4630 }
4631
4632 unsigned long __weak arch_scale_smt_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4633 {
4634         return default_scale_smt_power(sd, cpu);
4635 }
4636
4637 static unsigned long scale_rt_power(int cpu)
4638 {
4639         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4640         u64 total, available, age_stamp, avg;
4641
4642         /*
4643          * Since we're reading these variables without serialization make sure
4644          * we read them once before doing sanity checks on them.
4645          */
4646         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
4647         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
4648
4649         total = sched_avg_period() + (rq_clock(rq) - age_stamp);
4650
4651         if (unlikely(total < avg)) {
4652                 /* Ensures that power won't end up being negative */
4653                 available = 0;
4654         } else {
4655                 available = total - avg;
4656         }
4657
4658         if (unlikely((s64)total < SCHED_POWER_SCALE))
4659                 total = SCHED_POWER_SCALE;
4660
4661         total >>= SCHED_POWER_SHIFT;
4662
4663         return div_u64(available, total);
4664 }
4665
4666 static void update_cpu_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4667 {
4668         unsigned long weight = sd->span_weight;
4669         unsigned long power = SCHED_POWER_SCALE;
4670         struct sched_group *sdg = sd->groups;
4671
4672         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUPOWER) && weight > 1) {
4673                 if (sched_feat(ARCH_POWER))
4674                         power *= arch_scale_smt_power(sd, cpu);
4675                 else
4676                         power *= default_scale_smt_power(sd, cpu);
4677
4678                 power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
4679         }
4680
4681         sdg->sgp->power_orig = power;
4682
4683         if (sched_feat(ARCH_POWER))
4684                 power *= arch_scale_freq_power(sd, cpu);
4685         else
4686                 power *= default_scale_freq_power(sd, cpu);
4687
4688         power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
4689
4690         power *= scale_rt_power(cpu);
4691         power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
4692
4693         if (!power)
4694                 power = 1;
4695
4696         cpu_rq(cpu)->cpu_power = power;
4697         sdg->sgp->power = power;
4698 }
4699
4700 void update_group_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
4701 {
4702         struct sched_domain *child = sd->child;
4703         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
4704         unsigned long power, power_orig;
4705         unsigned long interval;
4706
4707         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
4708         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
4709         sdg->sgp->next_update = jiffies + interval;
4710
4711         if (!child) {
4712                 update_cpu_power(sd, cpu);
4713                 return;
4714         }
4715
4716         power_orig = power = 0;
4717
4718         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
4719                 /*
4720                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
4721                  * span the current group.
4722                  */
4723
4724                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
4725                         struct sched_group *sg = cpu_rq(cpu)->sd->groups;
4726
4727                         power_orig += sg->sgp->power_orig;
4728                         power += sg->sgp->power;
4729                 }
4730         } else  {
4731                 /*
4732                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
4733                  * span the current group.
4734                  */ 
4735
4736                 group = child->groups;
4737                 do {
4738                         power_orig += group->sgp->power_orig;
4739                         power += group->sgp->power;
4740                         group = group->next;
4741                 } while (group != child->groups);
4742         }
4743
4744         sdg->sgp->power_orig = power_orig;
4745         sdg->sgp->power = power;
4746 }
4747
4748 /*
4749  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
4750  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
4751  * which on its own isn't powerful enough.
4752  *
4753  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
4754  */
4755 static inline int
4756 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
4757 {
4758         /*
4759          * Only siblings can have significantly less than SCHED_POWER_SCALE
4760          */
4761         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUPOWER))
4762                 return 0;
4763
4764         /*
4765          * If ~90% of the cpu_power is still there, we're good.
4766          */
4767         if (group->sgp->power * 32 > group->sgp->power_orig * 29)
4768                 return 1;
4769
4770         return 0;
4771 }
4772
4773 /*
4774  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
4775  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
4776  *
4777  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
4778  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
4779  * Something like:
4780  *
4781  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
4782  *              *     * * *
4783  *
4784  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
4785  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
4786  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
4787  *
4788  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
4789  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
4790  * moving tasks due to affinity constraints.
4791  *
4792  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
4793  * update_sd_pick_busiest(). And calculcate_imbalance() and
4794  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
4795  * to create an effective group imbalance.
4796  *
4797  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
4798  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
4799  * subtle and fragile situation.
4800  */
4801
4802 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
4803 {
4804         return group->sgp->imbalance;
4805 }
4806
4807 /*
4808  * Compute the group capacity.
4809  *
4810  * Avoid the issue where N*frac(smt_power) >= 1 creates 'phantom' cores by
4811  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
4812  * and limit power unit capacity with that.
4813  */
4814 static inline int sg_capacity(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
4815 {
4816         unsigned int capacity, smt, cpus;
4817         unsigned int power, power_orig;
4818
4819         power = group->sgp->power;
4820         power_orig = group->sgp->power_orig;
4821         cpus = group->group_weight;
4822
4823         /* smt := ceil(cpus / power), assumes: 1 < smt_power < 2 */
4824         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_POWER_SCALE * cpus, power_orig);
4825         capacity = cpus / smt; /* cores */
4826
4827         capacity = min_t(unsigned, capacity, DIV_ROUND_CLOSEST(power, SCHED_POWER_SCALE));
4828         if (!capacity)
4829                 capacity = fix_small_capacity(env->sd, group);
4830
4831         return capacity;
4832 }
4833
4834 /**
4835  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
4836  * @env: The load balancing environment.
4837  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
4838  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
4839  * @local_group: Does group contain this_cpu.
4840  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
4841  */
4842 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
4843                         struct sched_group *group, int load_idx,
4844                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs)
4845 {
4846         unsigned long nr_running;
4847         unsigned long load;
4848         int i;
4849
4850         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
4851
4852         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
4853                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
4854
4855                 nr_running = rq->nr_running;
4856
4857                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4858                 if (local_group)
4859                         load = target_load(i, load_idx);
4860                 else
4861                         load = source_load(i, load_idx);
4862
4863                 sgs->group_load += load;
4864                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
4865                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
4866                 if (idle_cpu(i))
4867                         sgs->idle_cpus++;
4868         }
4869
4870         /* Adjust by relative CPU power of the group */
4871         sgs->group_power = group->sgp->power;
4872         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_POWER_SCALE) / sgs->group_power;
4873
4874         if (sgs->sum_nr_running)
4875                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
4876
4877         sgs->group_weight = group->group_weight;
4878
4879         sgs->group_imb = sg_imbalanced(group);
4880         sgs->group_capacity = sg_capacity(env, group);
4881
4882         if (sgs->group_capacity > sgs->sum_nr_running)
4883                 sgs->group_has_capacity = 1;
4884 }
4885
4886 /**
4887  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
4888  * @env: The load balancing environment.
4889  * @sds: sched_domain statistics
4890  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
4891  * @sgs: sched_group statistics
4892  *
4893  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
4894  * busiest group.
4895  *
4896  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
4897  * busiest group. %false otherwise.
4898  */
4899 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
4900                                    struct sd_lb_stats *sds,
4901                                    struct sched_group *sg,
4902                                    struct sg_lb_stats *sgs)
4903 {
4904         if (sgs->avg_load <= sds->busiest_stat.avg_load)
4905                 return false;
4906
4907         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity)
4908                 return true;
4909
4910         if (sgs->group_imb)
4911                 return true;
4912
4913         /*
4914          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
4915          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
4916          * higher than ourself as busy.
4917          */
4918         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && sgs->sum_nr_running &&
4919             env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
4920                 if (!sds->busiest)
4921                         return true;
4922
4923                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
4924                         return true;
4925         }
4926
4927         return false;
4928 }
4929
4930 /**
4931  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
4932  * @env: The load balancing environment.
4933  * @balance: Should we balance.
4934  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
4935  */
4936 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env,
4937                                         struct sd_lb_stats *sds)
4938 {
4939         struct sched_domain *child = env->sd->child;
4940         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
4941         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
4942         int load_idx, prefer_sibling = 0;
4943
4944         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
4945                 prefer_sibling = 1;
4946
4947         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
4948
4949         do {
4950                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
4951                 int local_group;
4952
4953                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
4954                 if (local_group) {
4955                         sds->local = sg;
4956                         sgs = &sds->local_stat;
4957
4958                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
4959                             time_after_eq(jiffies, sg->sgp->next_update))
4960                                 update_group_power(env->sd, env->dst_cpu);
4961                 }
4962
4963                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs);
4964
4965                 if (local_group)
4966                         goto next_group;
4967
4968                 /*
4969                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
4970                  * first, lower the sg capacity to one so that we'll try
4971                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
4972                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
4973                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity. The
4974                  * extra check prevents the case where you always pull from the
4975                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
4976                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
4977                  */
4978                 if (prefer_sibling && sds->local &&
4979                     sds->local_stat.group_has_capacity)
4980                         sgs->group_capacity = min(sgs->group_capacity, 1U);
4981
4982                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
4983                         sds->busiest = sg;
4984                         sds->busiest_stat = *sgs;
4985                 }
4986
4987 next_group:
4988                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
4989                 sds->total_load += sgs->group_load;
4990                 sds->total_pwr += sgs->group_power;
4991
4992                 sg = sg->next;
4993         } while (sg != env->sd->groups);
4994 }
4995
4996 /**
4997  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
4998  *                      sched doman.
4999  *
5000  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
5001  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
5002  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
5003  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
5004  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
5005  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
5006  *
5007  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
5008  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
5009  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
5010  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
5011  * number.
5012  *
5013  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
5014  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
5015  *
5016  * @env: The load balancing environment.
5017  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
5018  */
5019 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5020 {
5021         int busiest_cpu;
5022
5023         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
5024                 return 0;
5025
5026         if (!sds->busiest)
5027                 return 0;
5028
5029         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
5030         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
5031                 return 0;
5032
5033         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
5034                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_power,
5035                 SCHED_POWER_SCALE);
5036
5037         return 1;
5038 }
5039
5040 /**
5041  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
5042  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
5043  *                      load balancing.
5044  * @env: The load balancing environment.
5045  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
5046  */
5047 static inline
5048 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5049 {
5050         unsigned long tmp, pwr_now = 0, pwr_move = 0;
5051         unsigned int imbn = 2;
5052         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
5053         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5054
5055         local = &sds->local_stat;
5056         busiest = &sds->busiest_stat;
5057
5058         if (!local->sum_nr_running)
5059                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
5060         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
5061                 imbn = 1;
5062
5063         scaled_busy_load_per_task =
5064                 (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5065                 busiest->group_power;
5066
5067         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
5068             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
5069                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
5070                 return;
5071         }
5072
5073         /*
5074          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
5075          * however we may be able to increase total CPU power used by
5076          * moving them.
5077          */
5078
5079         pwr_now += busiest->group_power *
5080                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
5081         pwr_now += local->group_power *
5082                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
5083         pwr_now /= SCHED_POWER_SCALE;
5084
5085         /* Amount of load we'd subtract */
5086         tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5087                 busiest->group_power;
5088         if (busiest->avg_load > tmp) {
5089                 pwr_move += busiest->group_power *
5090                             min(busiest->load_per_task,
5091                                 busiest->avg_load - tmp);
5092         }
5093
5094         /* Amount of load we'd add */
5095         if (busiest->avg_load * busiest->group_power <
5096             busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) {
5097                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_power) /
5098                       local->group_power;
5099         } else {
5100                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5101                       local->group_power;
5102         }
5103         pwr_move += local->group_power *
5104                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
5105         pwr_move /= SCHED_POWER_SCALE;
5106
5107         /* Move if we gain throughput */
5108         if (pwr_move > pwr_now)
5109                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
5110 }
5111
5112 /**
5113  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
5114  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
5115  * @env: load balance environment
5116  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
5117  */
5118 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5119 {
5120         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
5121         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5122
5123         local = &sds->local_stat;
5124         busiest = &sds->busiest_stat;
5125
5126         if (busiest->group_imb) {
5127                 /*
5128                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
5129                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
5130                  */
5131                 busiest->load_per_task =
5132                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
5133         }
5134
5135         /*
5136          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
5137          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
5138          * its cpu_power, while calculating max_load..)
5139          */
5140         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
5141             local->avg_load >= sds->avg_load) {
5142                 env->imbalance = 0;
5143                 return fix_small_imbalance(env, sds);
5144         }
5145
5146         if (!busiest->group_imb) {
5147                 /*
5148                  * Don't want to pull so many tasks that a group would go idle.
5149                  * Except of course for the group_imb case, since then we might
5150                  * have to drop below capacity to reach cpu-load equilibrium.
5151                  */
5152                 load_above_capacity =
5153                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity);
5154
5155                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_POWER_SCALE);
5156                 load_above_capacity /= busiest->group_power;
5157         }
5158
5159         /*
5160          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
5161          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
5162          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
5163          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
5164          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
5165          * for the minimum possible imbalance.
5166          */
5167         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
5168
5169         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
5170         env->imbalance = min(
5171                 max_pull * busiest->group_power,
5172                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_power
5173         ) / SCHED_POWER_SCALE;
5174
5175         /*
5176          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
5177          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
5178          * a think about bumping its value to force at least one task to be
5179          * moved
5180          */
5181         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
5182                 return fix_small_imbalance(env, sds);
5183 }
5184
5185 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
5186
5187 /**
5188  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
5189  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
5190  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
5191  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
5192  * such a group exists.
5193  *
5194  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
5195  * to restore balance.
5196  *
5197  * @env: The load balancing environment.
5198  *
5199  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
5200  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
5201  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
5202  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
5203  */
5204 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
5205 {
5206         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5207         struct sd_lb_stats sds;
5208
5209         init_sd_lb_stats(&sds);
5210
5211         /*
5212          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
5213          * this level.
5214          */
5215         update_sd_lb_stats(env, &sds);
5216         local = &sds.local_stat;
5217         busiest = &sds.busiest_stat;
5218
5219         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
5220             check_asym_packing(env, &sds))
5221                 return sds.busiest;
5222
5223         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
5224         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
5225                 goto out_balanced;
5226
5227         sds.avg_load = (SCHED_POWER_SCALE * sds.total_load) / sds.total_pwr;
5228
5229         /*
5230          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
5231          * work because they assume all things are equal, which typically
5232          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
5233          */
5234         if (busiest->group_imb)
5235                 goto force_balance;
5236
5237         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
5238         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_capacity &&
5239             !busiest->group_has_capacity)
5240                 goto force_balance;
5241
5242         /*
5243          * If the local group is more busy than the selected busiest group
5244          * don't try and pull any tasks.
5245          */
5246         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
5247                 goto out_balanced;
5248
5249         /*
5250          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
5251          * average load.
5252          */
5253         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
5254                 goto out_balanced;
5255
5256         if (env->idle == CPU_IDLE) {
5257                 /*
5258                  * This cpu is idle. If the busiest group load doesn't
5259                  * have more tasks than the number of available cpu's and
5260                  * there is no imbalance between this and busiest group
5261                  * wrt to idle cpu's, it is balanced.
5262                  */
5263                 if ((local->idle_cpus < busiest->idle_cpus) &&
5264                     busiest->sum_nr_running <= busiest->group_weight)
5265                         goto out_balanced;
5266         } else {
5267                 /*
5268                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
5269                  * imbalance_pct to be conservative.
5270                  */
5271                 if (100 * busiest->avg_load <=
5272                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
5273                         goto out_balanced;
5274         }
5275
5276 force_balance:
5277         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
5278         calculate_imbalance(env, &sds);
5279         return sds.busiest;
5280
5281 out_balanced:
5282         env->imbalance = 0;
5283         return NULL;
5284 }
5285
5286 /*
5287  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
5288  */
5289 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
5290                                      struct sched_group *group)
5291 {
5292         struct rq *busiest = NULL, *rq;
5293         unsigned long busiest_load = 0, busiest_power = 1;
5294         int i;
5295
5296         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5297                 unsigned long power = power_of(i);
5298                 unsigned long capacity = DIV_ROUND_CLOSEST(power,
5299                                                            SCHED_POWER_SCALE);
5300                 unsigned long wl;
5301
5302                 if (!capacity)
5303                         capacity = fix_small_capacity(env->sd, group);
5304
5305                 rq = cpu_rq(i);
5306                 wl = weighted_cpuload(i);
5307
5308                 /*
5309                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
5310                  * which is not scaled with the cpu power.
5311                  */
5312                 if (capacity && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
5313                         continue;
5314
5315                 /*
5316                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
5317                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu power, so that
5318                  * the load can be moved away from the cpu that is potentially
5319                  * running at a lower capacity.
5320                  *
5321                  * Thus we're looking for max(wl_i / power_i), crosswise
5322                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
5323                  * to: wl_i * power_j > wl_j * power_i;  where j is our
5324                  * previous maximum.
5325                  */
5326                 if (wl * busiest_power > busiest_load * power) {
5327                         busiest_load = wl;
5328                         busiest_power = power;
5329                         busiest = rq;
5330                 }
5331         }
5332
5333         return busiest;
5334 }
5335
5336 /*
5337  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
5338  * so long as it is large enough.
5339  */
5340 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
5341
5342 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
5343 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
5344
5345 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
5346 {
5347         struct sched_domain *sd = env->sd;
5348
5349         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
5350
5351                 /*
5352                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
5353                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
5354                  * lowest numbered CPUs.
5355                  */
5356                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
5357                         return 1;
5358         }
5359
5360         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
5361 }
5362
5363 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
5364
5365 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
5366 {
5367         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
5368         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
5369         int cpu, balance_cpu = -1;
5370
5371         /*
5372          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
5373          * to do the newly idle load balance.
5374          */
5375         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5376                 return 1;
5377
5378         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
5379         sg_mask = sched_group_mask(sg);
5380         /* Try to find first idle cpu */
5381         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
5382                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
5383                         continue;
5384
5385                 balance_cpu = cpu;
5386                 break;
5387         }
5388
5389         if (balance_cpu == -1)
5390                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
5391
5392         /*
5393          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
5394          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
5395          */
5396         return balance_cpu == env->dst_cpu;
5397 }
5398
5399 /*
5400  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
5401  * tasks if there is an imbalance.
5402  */
5403 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
5404                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
5405                         int *continue_balancing)
5406 {
5407         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
5408         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
5409         struct sched_group *group;
5410         struct rq *busiest;
5411         unsigned long flags;
5412         struct cpumask *cpus = __get_cpu_var(load_balance_mask);
5413
5414         struct lb_env env = {
5415                 .sd             = sd,
5416                 .dst_cpu        = this_cpu,
5417                 .dst_rq         = this_rq,
5418                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
5419                 .idle           = idle,
5420                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
5421                 .cpus           = cpus,
5422         };
5423
5424         /*
5425          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
5426          * other cpus in our group
5427          */
5428         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5429                 env.dst_grpmask = NULL;
5430
5431         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
5432
5433         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
5434
5435 redo:
5436         if (!should_we_balance(&env)) {
5437                 *continue_balancing = 0;
5438                 goto out_balanced;
5439         }
5440
5441         group = find_busiest_group(&env);
5442         if (!group) {
5443                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
5444                 goto out_balanced;
5445         }
5446
5447         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
5448         if (!busiest) {
5449                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
5450                 goto out_balanced;
5451         }
5452
5453         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
5454
5455         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
5456
5457         ld_moved = 0;
5458         if (busiest->nr_running > 1) {
5459                 /*
5460                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
5461                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
5462                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
5463                  * correctly treated as an imbalance.
5464                  */
5465                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
5466                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
5467                 env.src_rq    = busiest;
5468                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
5469
5470 more_balance:
5471                 local_irq_save(flags);
5472                 double_rq_lock(env.dst_rq, busiest);
5473
5474                 /*
5475                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
5476                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
5477                  */
5478                 cur_ld_moved = move_tasks(&env);
5479                 ld_moved += cur_ld_moved;
5480                 double_rq_unlock(env.dst_rq, busiest);
5481                 local_irq_restore(flags);
5482
5483                 /*
5484                  * some other cpu did the load balance for us.
5485                  */
5486                 if (cur_ld_moved && env.dst_cpu != smp_processor_id())
5487                         resched_cpu(env.dst_cpu);
5488
5489                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
5490                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
5491                         goto more_balance;
5492                 }
5493
5494                 /*
5495                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
5496                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
5497                  * where they can run. The upper limit on how many times we
5498                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
5499                  * sched_group.
5500                  *
5501                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
5502                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
5503                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
5504                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
5505                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
5506                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
5507                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
5508                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
5509                  * This however should not happen so much in practice and
5510                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
5511                  * excess load moved.
5512                  */
5513                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
5514
5515                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5516                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
5517
5518                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
5519                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
5520                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
5521                         env.loop         = 0;
5522                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
5523
5524                         /*
5525                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
5526                          * need to continue with same src_cpu.
5527                          */
5528                         goto more_balance;
5529                 }
5530
5531                 /*
5532                  * We failed to reach balance because of affinity.
5533                  */
5534                 if (sd_parent) {
5535                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgp->imbalance;
5536
5537                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0) {
5538                                 *group_imbalance = 1;
5539                         } else if (*group_imbalance)
5540                                 *group_imbalance = 0;
5541                 }
5542
5543                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
5544                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
5545                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
5546                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
5547                                 env.loop = 0;
5548                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
5549                                 goto redo;
5550                         }
5551                         goto out_balanced;
5552                 }
5553         }
5554
5555         if (!ld_moved) {
5556                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
5557                 /*
5558                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
5559                  * We do not want newidle balance, which can be very
5560                  * frequent, pollute the failure counter causing
5561                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
5562                  */
5563                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
5564                         sd->nr_balance_failed++;
5565
5566                 if (need_active_balance(&env)) {
5567                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
5568
5569                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
5570                          * if the curr task on busiest cpu can't be
5571                          * moved to this_cpu
5572                          */
5573                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
5574                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
5575                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
5576                                                             flags);
5577                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
5578                                 goto out_one_pinned;
5579                         }
5580
5581                         /*
5582                          * ->active_balance synchronizes accesses to
5583                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
5584                          * only after active load balance is finished.
5585                          */
5586                         if (!busiest->active_balance) {
5587                                 busiest->active_balance = 1;
5588                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
5589                                 active_balance = 1;
5590                         }
5591                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
5592
5593                         if (active_balance) {
5594                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
5595                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
5596                                         &busiest->active_balance_work);
5597                         }
5598
5599                         /*
5600                          * We've kicked active balancing, reset the failure
5601                          * counter.
5602                          */
5603                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
5604                 }
5605         } else
5606                 sd->nr_balance_failed = 0;
5607
5608         if (likely(!active_balance)) {
5609                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
5610                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
5611         } else {
5612                 /*
5613                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
5614                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
5615                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
5616                  * move_tasks).
5617                  */
5618                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
5619                         sd->balance_interval *= 2;
5620         }
5621
5622         goto out;
5623
5624 out_balanced:
5625         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
5626
5627         sd->nr_balance_failed = 0;
5628
5629 out_one_pinned:
5630         /* tune up the balancing interval */
5631         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
5632                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
5633                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
5634                 sd->balance_interval *= 2;
5635
5636         ld_moved = 0;
5637 out:
5638         return ld_moved;
5639 }
5640
5641 /*
5642  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
5643  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
5644  */
5645 void idle_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq)
5646 {
5647         struct sched_domain *sd;
5648         int pulled_task = 0;
5649         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
5650         u64 curr_cost = 0;
5651
5652         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
5653
5654         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
5655                 return;
5656
5657         /*
5658          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
5659          */
5660         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
5661
5662         update_blocked_averages(this_cpu);
5663         rcu_read_lock();
5664         for_each_domain(this_cpu, sd) {
5665                 unsigned long interval;
5666                 int continue_balancing = 1;
5667                 u64 t0, domain_cost;
5668
5669                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5670                         continue;
5671
5672                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
5673                         break;
5674
5675                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
5676                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
5677
5678                         /* If we've pulled tasks over stop searching: */
5679                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
5680                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
5681                                                    &continue_balancing);
5682
5683                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
5684                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
5685                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
5686
5687                         curr_cost += domain_cost;
5688                 }
5689
5690                 interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
5691                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval))
5692                         next_balance = sd->last_balance + interval;
5693                 if (pulled_task) {
5694                         this_rq->idle_stamp = 0;
5695                         break;
5696                 }
5697         }
5698         rcu_read_unlock();
5699
5700         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
5701
5702         if (pulled_task || time_after(jiffies, this_rq->next_balance)) {
5703                 /*
5704                  * We are going idle. next_balance may be set based on
5705                  * a busy processor. So reset next_balance.
5706                  */
5707                 this_rq->next_balance = next_balance;
5708         }
5709
5710         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
5711                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
5712 }
5713
5714 /*
5715  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
5716  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
5717  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
5718  * avoids physical / logical imbalances.
5719  */
5720 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
5721 {
5722         struct rq *busiest_rq = data;
5723         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
5724         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
5725         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
5726         struct sched_domain *sd;
5727
5728         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
5729
5730         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
5731         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
5732                      !busiest_rq->active_balance))
5733                 goto out_unlock;
5734
5735         /* Is there any task to move? */
5736         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
5737                 goto out_unlock;
5738
5739         /*
5740          * This condition is "impossible", if it occurs
5741          * we need to fix it. Originally reported by
5742          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
5743          */
5744         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
5745
5746         /* move a task from busiest_rq to target_rq */
5747         double_lock_balance(busiest_rq, target_rq);
5748
5749         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
5750         rcu_read_lock();
5751         for_each_domain(target_cpu, sd) {
5752                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
5753                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
5754                                 break;
5755         }
5756
5757         if (likely(sd)) {
5758                 struct lb_env env = {
5759                         .sd             = sd,
5760                         .dst_cpu        = target_cpu,
5761                         .dst_rq         = target_rq,
5762                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
5763                         .src_rq         = busiest_rq,
5764                         .idle           = CPU_IDLE,
5765                 };
5766
5767                 schedstat_inc(sd, alb_count);
5768
5769                 if (move_one_task(&env))
5770                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
5771                 else
5772                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
5773         }
5774         rcu_read_unlock();
5775         double_unlock_balance(busiest_rq, target_rq);
5776 out_unlock:
5777         busiest_rq->active_balance = 0;
5778         raw_spin_unlock_irq(&busiest_rq->lock);
5779         return 0;
5780 }
5781
5782 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5783 /*
5784  * idle load balancing details
5785  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
5786  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
5787  *   load balancing for all the idle CPUs.
5788  */
5789 static struct {
5790         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
5791         atomic_t nr_cpus;
5792         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
5793 } nohz ____cacheline_aligned;
5794
5795 static inline int find_new_ilb(int call_cpu)
5796 {
5797         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
5798
5799         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
5800                 return ilb;
5801
5802         return nr_cpu_ids;
5803 }
5804
5805 /*
5806  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
5807  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
5808  * CPU (if there is one).
5809  */
5810 static void nohz_balancer_kick(int cpu)
5811 {
5812         int ilb_cpu;
5813
5814         nohz.next_balance++;
5815
5816         ilb_cpu = find_new_ilb(cpu);
5817
5818         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
5819                 return;
5820
5821         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
5822                 return;
5823         /*
5824          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
5825          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
5826          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
5827          * will be run before returning from the IPI.
5828          */
5829         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
5830         return;
5831 }
5832
5833 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
5834 {
5835         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
5836                 cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
5837                 atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
5838                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
5839         }
5840 }
5841
5842 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
5843 {
5844         struct sched_domain *sd;
5845
5846         rcu_read_lock();
5847         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq()->sd);
5848
5849         if (!sd || !sd->nohz_idle)
5850                 goto unlock;
5851         sd->nohz_idle = 0;
5852
5853         for (; sd; sd = sd->parent)
5854                 atomic_inc(&sd->groups->sgp->nr_busy_cpus);
5855 unlock:
5856         rcu_read_unlock();
5857 }
5858
5859 void set_cpu_sd_state_idle(void)
5860 {
5861         struct sched_domain *sd;
5862
5863         rcu_read_lock();
5864         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq()->sd);
5865
5866         if (!sd || sd->nohz_idle)
5867                 goto unlock;
5868         sd->nohz_idle = 1;
5869
5870         for (; sd; sd = sd->parent)
5871                 atomic_dec(&sd->groups->sgp->nr_busy_cpus);
5872 unlock:
5873         rcu_read_unlock();
5874 }
5875
5876 /*
5877  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
5878  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
5879  */
5880 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
5881 {
5882         /*
5883          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
5884          */
5885         if (!cpu_active(cpu))
5886                 return;
5887
5888         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
5889                 return;
5890
5891         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
5892         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
5893         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
5894 }
5895
5896 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
5897                                         unsigned long action, void *hcpu)
5898 {
5899         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
5900         case CPU_DYING:
5901                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
5902                 return NOTIFY_OK;
5903         default:
5904                 return NOTIFY_DONE;
5905         }
5906 }
5907 #endif
5908
5909 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
5910
5911 /*
5912  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
5913  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
5914  */
5915 void update_max_interval(void)
5916 {
5917         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
5918 }
5919
5920 /*
5921  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
5922  * and initiates a balancing operation if so.
5923  *
5924  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
5925  */
5926 static void rebalance_domains(int cpu, enum cpu_idle_type idle)
5927 {
5928         int continue_balancing = 1;
5929         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5930         unsigned long interval;
5931         struct sched_domain *sd;
5932         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
5933         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
5934         int update_next_balance = 0;
5935         int need_serialize, need_decay = 0;
5936         u64 max_cost = 0;
5937
5938         update_blocked_averages(cpu);
5939
5940         rcu_read_lock();
5941         for_each_domain(cpu, sd) {
5942                 /*
5943                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
5944                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
5945                  */
5946                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
5947                         sd->max_newidle_lb_cost =
5948                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
5949                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
5950                         need_decay = 1;
5951                 }
5952                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
5953
5954                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5955                         continue;
5956
5957                 /*
5958                  * Stop the load balance at this level. There is another
5959                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
5960                  * actively.
5961                  */
5962                 if (!continue_balancing) {
5963                         if (need_decay)
5964                                 continue;
5965                         break;
5966                 }
5967
5968                 interval = sd->balance_interval;
5969                 if (idle != CPU_IDLE)
5970                         interval *= sd->busy_factor;
5971
5972                 /* scale ms to jiffies */
5973                 interval = msecs_to_jiffies(interval);
5974                 interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
5975
5976                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
5977
5978                 if (need_serialize) {
5979                         if (!spin_trylock(&balancing))
5980                                 goto out;
5981                 }
5982
5983                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
5984                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
5985                                 /*
5986                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
5987                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
5988                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
5989                                  */
5990                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
5991                         }
5992                         sd->last_balance = jiffies;
5993                 }
5994                 if (need_serialize)
5995                         spin_unlock(&balancing);
5996 out:
5997                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
5998                         next_balance = sd->last_balance + interval;
5999                         update_next_balance = 1;
6000                 }
6001         }
6002         if (need_decay) {
6003                 /*
6004                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
6005                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
6006                  */
6007                 rq->max_idle_balance_cost =
6008                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
6009         }
6010         rcu_read_unlock();
6011
6012         /*
6013          * next_balance will be updated only when there is a need.
6014          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
6015          * updated.
6016          */
6017         if (likely(update_next_balance))
6018                 rq->next_balance = next_balance;
6019 }
6020
6021 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6022 /*
6023  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
6024  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
6025  */
6026 static void nohz_idle_balance(int this_cpu, enum cpu_idle_type idle)
6027 {
6028         struct rq *this_rq = cpu_rq(this_cpu);
6029         struct rq *rq;
6030         int balance_cpu;
6031
6032         if (idle != CPU_IDLE ||
6033             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
6034                 goto end;
6035
6036         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
6037                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
6038                         continue;
6039
6040                 /*
6041                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
6042                  * work being done for other cpus. Next load
6043                  * balancing owner will pick it up.
6044                  */
6045                 if (need_resched())
6046                         break;
6047
6048                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
6049
6050                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
6051                 update_rq_clock(rq);
6052                 update_idle_cpu_load(rq);
6053                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
6054
6055                 rebalance_domains(balance_cpu, CPU_IDLE);
6056
6057                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
6058                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
6059         }
6060         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
6061 end:
6062         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
6063 }
6064
6065 /*
6066  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
6067  * of an idle cpu is the system.
6068  *   - This rq has more than one task.
6069  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
6070  *     busy cpu's exceeding the group's power.
6071  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
6072  *     domain span are idle.
6073  */
6074 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq, int cpu)
6075 {
6076         unsigned long now = jiffies;
6077         struct sched_domain *sd;
6078
6079         if (unlikely(idle_cpu(cpu)))
6080                 return 0;
6081
6082        /*
6083         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
6084         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
6085         */
6086         set_cpu_sd_state_busy();
6087         nohz_balance_exit_idle(cpu);
6088
6089         /*
6090          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
6091          * balancing.
6092          */
6093         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
6094                 return 0;
6095
6096         if (time_before(now, nohz.next_balance))
6097                 return 0;
6098
6099         if (rq->nr_running >= 2)
6100                 goto need_kick;
6101
6102         rcu_read_lock();
6103         for_each_domain(cpu, sd) {
6104                 struct sched_group *sg = sd->groups;
6105                 struct sched_group_power *sgp = sg->sgp;
6106                 int nr_busy = atomic_read(&sgp->nr_busy_cpus);
6107
6108                 if (sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES && nr_busy > 1)
6109                         goto need_kick_unlock;
6110
6111                 if (sd->flags & SD_ASYM_PACKING && nr_busy != sg->group_weight
6112                     && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
6113                                           sched_domain_span(sd)) < cpu))
6114                         goto need_kick_unlock;
6115
6116                 if (!(sd->flags & (SD_SHARE_PKG_RESOURCES | SD_ASYM_PACKING)))
6117                         break;
6118         }
6119         rcu_read_unlock();
6120         return 0;
6121
6122 need_kick_unlock:
6123         rcu_read_unlock();
6124 need_kick:
6125         return 1;
6126 }
6127 #else
6128 static void nohz_idle_balance(int this_cpu, enum cpu_idle_type idle) { }
6129 #endif
6130
6131 /*
6132  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
6133  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
6134  */
6135 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
6136 {
6137         int this_cpu = smp_processor_id();
6138         struct rq *this_rq = cpu_rq(this_cpu);
6139         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
6140                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
6141
6142         rebalance_domains(this_cpu, idle);
6143
6144         /*
6145          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
6146          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
6147          * stopped.
6148          */
6149         nohz_idle_balance(this_cpu, idle);
6150 }
6151
6152 static inline int on_null_domain(int cpu)
6153 {
6154         return !rcu_dereference_sched(cpu_rq(cpu)->sd);
6155 }
6156
6157 /*
6158  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
6159  */
6160 void trigger_load_balance(struct rq *rq, int cpu)
6161 {
6162         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
6163         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance) &&
6164             likely(!on_null_domain(cpu)))
6165                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
6166 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6167         if (nohz_kick_needed(rq, cpu) && likely(!on_null_domain(cpu)))
6168                 nohz_balancer_kick(cpu);
6169 #endif
6170 }
6171
6172 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
6173 {
6174         update_sysctl();
6175 }
6176
6177 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
6178 {
6179         update_sysctl();
6180
6181         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
6182         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
6183 }
6184
6185 #endif /* CONFIG_SMP */
6186
6187 /*
6188  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
6189  */
6190 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
6191 {
6192         struct cfs_rq *cfs_rq;
6193         struct sched_entity *se = &curr->se;
6194
6195         for_each_sched_entity(se) {
6196                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6197                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
6198         }
6199
6200         if (numabalancing_enabled)
6201                 task_tick_numa(rq, curr);
6202
6203         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
6204 }
6205
6206 /*
6207  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
6208  *  - child not yet on the tasklist
6209  *  - preemption disabled
6210  */
6211 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
6212 {
6213         struct cfs_rq *cfs_rq;
6214         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
6215         int this_cpu = smp_processor_id();
6216         struct rq *rq = this_rq();
6217         unsigned long flags;
6218
6219         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6220
6221         update_rq_clock(rq);
6222
6223         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
6224         curr = cfs_rq->curr;
6225
6226         /*
6227          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
6228          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
6229          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
6230          * of child point to valid ones.
6231          */
6232         rcu_read_lock();
6233         __set_task_cpu(p, this_cpu);
6234         rcu_read_unlock();
6235
6236         update_curr(cfs_rq);
6237
6238         if (curr)
6239                 se->vruntime = curr->vruntime;
6240         place_entity(cfs_rq, se, 1);
6241
6242         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
6243                 /*
6244                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
6245                  * 'current' within the tree based on its new key value.
6246                  */
6247                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
6248                 resched_task(rq->curr);
6249         }
6250
6251         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
6252
6253         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6254 }
6255
6256 /*
6257  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
6258  * the current task.
6259  */
6260 static void
6261 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
6262 {
6263         if (!p->se.on_rq)
6264                 return;
6265
6266         /*
6267          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
6268          * our priority decreased, or if we are not currently running on
6269          * this runqueue and our priority is higher than the current's
6270          */
6271         if (rq->curr == p) {
6272                 if (p->prio > oldprio)
6273                         resched_task(rq->curr);
6274         } else
6275                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
6276 }
6277
6278 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6279 {
6280         struct sched_entity *se = &p->se;
6281         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6282
6283         /*
6284          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when its
6285          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
6286          * do the right thing.
6287          *
6288          * If it was on_rq, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
6289          * have normalized the vruntime, if it was !on_rq, then only when
6290          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
6291          */
6292         if (!se->on_rq && p->state != TASK_RUNNING) {
6293                 /*
6294                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
6295                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
6296                  */
6297                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
6298                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
6299         }
6300
6301 #ifdef CONFIG_SMP
6302         /*
6303         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
6304         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
6305         * switch back.
6306         */
6307         if (se->avg.decay_count) {
6308                 __synchronize_entity_decay(se);
6309                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
6310         }
6311 #endif
6312 }
6313
6314 /*
6315  * We switched to the sched_fair class.
6316  */
6317 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6318 {
6319         if (!p->se.on_rq)
6320                 return;
6321
6322         /*
6323          * We were most likely switched from sched_rt, so
6324          * kick off the schedule if running, otherwise just see
6325          * if we can still preempt the current task.
6326          */
6327         if (rq->curr == p)
6328                 resched_task(rq->curr);
6329         else
6330                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
6331 }
6332
6333 /* Account for a task changing its policy or group.
6334  *
6335  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
6336  * migrates between groups/classes.
6337  */
6338 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
6339 {
6340         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
6341
6342         for_each_sched_entity(se) {
6343                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6344
6345                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6346                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
6347                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
6348         }
6349 }
6350
6351 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
6352 {
6353         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
6354         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
6355 #ifndef CONFIG_64BIT
6356         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
6357 #endif
6358 #ifdef CONFIG_SMP
6359         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
6360         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
6361 #endif
6362 }
6363
6364 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6365 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int on_rq)
6366 {
6367         struct cfs_rq *cfs_rq;
6368         /*
6369          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
6370          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
6371          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
6372          * bonus in place_entity()).
6373          *
6374          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
6375          * ->vruntime to a relative base.
6376          *
6377          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
6378          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
6379          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
6380          */
6381         /*
6382          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
6383          * But there are some cases where it has already been normalized:
6384          *
6385          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
6386          *   wake_up_new_task().
6387          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
6388          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
6389          *
6390          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
6391          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
6392          */
6393         if (!on_rq && (!p->se.sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
6394                 on_rq = 1;
6395
6396         if (!on_rq)
6397                 p->se.vruntime -= cfs_rq_of(&p->se)->min_vruntime;
6398         set_task_rq(p, task_cpu(p));
6399         if (!on_rq) {
6400                 cfs_rq = cfs_rq_of(&p->se);
6401                 p->se.vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
6402 #ifdef CONFIG_SMP
6403                 /*
6404                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
6405                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
6406                  * decay.
6407                  */
6408                 p->se.avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
6409                 cfs_rq->blocked_load_avg += p->se.avg.load_avg_contrib;
6410 #endif
6411         }
6412 }
6413
6414 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
6415 {
6416         int i;
6417
6418         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
6419
6420         for_each_possible_cpu(i) {
6421                 if (tg->cfs_rq)
6422                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
6423                 if (tg->se)
6424                         kfree(tg->se[i]);
6425         }
6426
6427         kfree(tg->cfs_rq);
6428         kfree(tg->se);
6429 }
6430
6431 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
6432 {
6433         struct cfs_rq *cfs_rq;
6434         struct sched_entity *se;
6435         int i;
6436
6437         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
6438         if (!tg->cfs_rq)
6439                 goto err;
6440         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
6441         if (!tg->se)
6442                 goto err;
6443
6444         tg->shares = NICE_0_LOAD;
6445
6446         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
6447
6448         for_each_possible_cpu(i) {
6449                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
6450                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
6451                 if (!cfs_rq)
6452                         goto err;
6453
6454                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
6455                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
6456                 if (!se)
6457                         goto err_free_rq;
6458
6459                 init_cfs_rq(cfs_rq);
6460                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
6461         }
6462
6463         return 1;
6464
6465 err_free_rq:
6466         kfree(cfs_rq);
6467 err:
6468         return 0;
6469 }
6470
6471 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
6472 {
6473         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6474         unsigned long flags;
6475
6476         /*
6477         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
6478         * check on_list without danger of it being re-added.
6479         */
6480         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
6481                 return;
6482
6483         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6484         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
6485         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6486 }
6487
6488 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
6489                         struct sched_entity *se, int cpu,
6490                         struct sched_entity *parent)
6491 {
6492         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6493
6494         cfs_rq->tg = tg;
6495         cfs_rq->rq = rq;
6496         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
6497
6498         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
6499         tg->se[cpu] = se;
6500
6501         /* se could be NULL for root_task_group */
6502         if (!se)
6503                 return;
6504
6505         if (!parent)
6506                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
6507         else
6508                 se->cfs_rq = parent->my_q;
6509
6510         se->my_q = cfs_rq;
6511         update_load_set(&se->load, 0);
6512         se->parent = parent;
6513 }
6514
6515 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
6516
6517 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
6518 {
6519         int i;
6520         unsigned long flags;
6521
6522         /*
6523          * We can't change the weight of the root cgroup.
6524          */
6525         if (!tg->se[0])
6526                 return -EINVAL;
6527
6528         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
6529
6530         mutex_lock(&shares_mutex);
6531         if (tg->shares == shares)
6532                 goto done;
6533
6534         tg->shares = shares;
6535         for_each_possible_cpu(i) {
6536                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6537                 struct sched_entity *se;
6538
6539                 se = tg->se[i];
6540                 /* Propagate contribution to hierarchy */
6541                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6542
6543                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
6544                 update_rq_clock(rq);
6545                 for_each_sched_entity(se)
6546                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
6547                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6548         }
6549
6550 done:
6551         mutex_unlock(&shares_mutex);
6552         return 0;
6553 }
6554 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
6555
6556 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
6557
6558 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
6559 {
6560         return 1;
6561 }
6562
6563 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
6564
6565 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
6566
6567
6568 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
6569 {
6570         struct sched_entity *se = &task->se;
6571         unsigned int rr_interval = 0;
6572
6573         /*
6574          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
6575          * idle runqueue:
6576          */
6577         if (rq->cfs.load.weight)
6578                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
6579
6580         return rr_interval;
6581 }
6582
6583 /*
6584  * All the scheduling class methods:
6585  */
6586 const struct sched_class fair_sched_class = {
6587         .next                   = &idle_sched_class,
6588         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
6589         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
6590         .yield_task             = yield_task_fair,
6591         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
6592
6593         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
6594
6595         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
6596         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
6597
6598 #ifdef CONFIG_SMP
6599         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
6600         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
6601
6602         .rq_online              = rq_online_fair,
6603         .rq_offline             = rq_offline_fair,
6604
6605         .task_waking            = task_waking_fair,
6606 #endif
6607
6608         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
6609         .task_tick              = task_tick_fair,
6610         .task_fork              = task_fork_fair,
6611
6612         .prio_changed           = prio_changed_fair,
6613         .switched_from          = switched_from_fair,
6614         .switched_to            = switched_to_fair,
6615
6616         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
6617
6618 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6619         .task_move_group        = task_move_group_fair,
6620 #endif
6621 };
6622
6623 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6624 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
6625 {
6626         struct cfs_rq *cfs_rq;
6627
6628         rcu_read_lock();
6629         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
6630                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
6631         rcu_read_unlock();
6632 }
6633 #endif
6634
6635 __init void init_sched_fair_class(void)
6636 {
6637 #ifdef CONFIG_SMP
6638         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
6639
6640 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6641         nohz.next_balance = jiffies;
6642         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
6643         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
6644 #endif
6645 #endif /* SMP */
6646
6647 }