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