e9149305c5fade3ef0e32fc49554085270a0d8ca
[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         env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1205         rcu_read_unlock();
1206
1207         taskweight = task_weight(p, env.src_nid);
1208         groupweight = group_weight(p, env.src_nid);
1209         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1210         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1211         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid) - taskweight;
1212         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid) - groupweight;
1213         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1214
1215         /* If the preferred nid has capacity, try to use it. */
1216         if (env.dst_stats.has_capacity)
1217                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1218
1219         /* No space available on the preferred nid. Look elsewhere. */
1220         if (env.best_cpu == -1) {
1221                 for_each_online_node(nid) {
1222                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1223                                 continue;
1224
1225                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1226                         taskimp = task_weight(p, nid) - taskweight;
1227                         groupimp = group_weight(p, nid) - groupweight;
1228                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1229                                 continue;
1230
1231                         env.dst_nid = nid;
1232                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1233                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1234                 }
1235         }
1236
1237         /* No better CPU than the current one was found. */
1238         if (env.best_cpu == -1)
1239                 return -EAGAIN;
1240
1241         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1242
1243         /*
1244          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1245          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1246          */
1247         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1248
1249         if (env.best_task == NULL) {
1250                 int ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1251                 return ret;
1252         }
1253
1254         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1255         put_task_struct(env.best_task);
1256         return ret;
1257 }
1258
1259 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1260 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1261 {
1262         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1263         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1264                 return;
1265
1266         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1267         p->numa_migrate_retry = jiffies + HZ;
1268
1269         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1270         if (cpu_to_node(task_cpu(p)) == p->numa_preferred_nid)
1271                 return;
1272
1273         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1274         task_numa_migrate(p);
1275 }
1276
1277 /*
1278  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1279  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1280  * period will be for the next scan window. If local/remote ratio is below
1281  * NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS) the
1282  * scan period will decrease
1283  */
1284 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1285 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 3
1286
1287 /*
1288  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1289  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1290  * the page accesses are shared with other processes.
1291  * Otherwise, decrease the scan period.
1292  */
1293 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1294                         unsigned long shared, unsigned long private)
1295 {
1296         unsigned int period_slot;
1297         int ratio;
1298         int diff;
1299
1300         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1301         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1302
1303         /*
1304          * If there were no record hinting faults then either the task is
1305          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1306          * to automatic numa balancing. Scan slower
1307          */
1308         if (local + shared == 0) {
1309                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1310                         p->numa_scan_period << 1);
1311
1312                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1313                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1314
1315                 return;
1316         }
1317
1318         /*
1319          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1320          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1321          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1322          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1323          */
1324         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1325         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1326         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1327                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1328                 if (!slot)
1329                         slot = 1;
1330                 diff = slot * period_slot;
1331         } else {
1332                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1333
1334                 /*
1335                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1336                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1337                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1338                  * speaking the intent is that there is little point
1339                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1340                  * simply bounce migrations uselessly
1341                  */
1342                 period_slot = DIV_ROUND_UP(diff, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1343                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared));
1344                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1345         }
1346
1347         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1348                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1349         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1350 }
1351
1352 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1353 {
1354         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1355         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1356         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1357         spinlock_t *group_lock = NULL;
1358
1359         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1360         if (p->numa_scan_seq == seq)
1361                 return;
1362         p->numa_scan_seq = seq;
1363         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1364
1365         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1366         if (p->numa_group) {
1367                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1368                 spin_lock(group_lock);
1369         }
1370
1371         /* Find the node with the highest number of faults */
1372         for_each_online_node(nid) {
1373                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1374                 int priv, i;
1375
1376                 for (priv = 0; priv < 2; priv++) {
1377                         long diff;
1378
1379                         i = task_faults_idx(nid, priv);
1380                         diff = -p->numa_faults[i];
1381
1382                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1383                         p->numa_faults[i] >>= 1;
1384                         p->numa_faults[i] += p->numa_faults_buffer[i];
1385                         fault_types[priv] += p->numa_faults_buffer[i];
1386                         p->numa_faults_buffer[i] = 0;
1387
1388                         faults += p->numa_faults[i];
1389                         diff += p->numa_faults[i];
1390                         p->total_numa_faults += diff;
1391                         if (p->numa_group) {
1392                                 /* safe because we can only change our own group */
1393                                 p->numa_group->faults[i] += diff;
1394                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1395                                 group_faults += p->numa_group->faults[i];
1396                         }
1397                 }
1398
1399                 if (faults > max_faults) {
1400                         max_faults = faults;
1401                         max_nid = nid;
1402                 }
1403
1404                 if (group_faults > max_group_faults) {
1405                         max_group_faults = group_faults;
1406                         max_group_nid = nid;
1407                 }
1408         }
1409
1410         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1411
1412         if (p->numa_group) {
1413                 /*
1414                  * If the preferred task and group nids are different,
1415                  * iterate over the nodes again to find the best place.
1416                  */
1417                 if (max_nid != max_group_nid) {
1418                         unsigned long weight, max_weight = 0;
1419
1420                         for_each_online_node(nid) {
1421                                 weight = task_weight(p, nid) + group_weight(p, nid);
1422                                 if (weight > max_weight) {
1423                                         max_weight = weight;
1424                                         max_nid = nid;
1425                                 }
1426                         }
1427                 }
1428
1429                 spin_unlock(group_lock);
1430         }
1431
1432         /* Preferred node as the node with the most faults */
1433         if (max_faults && max_nid != p->numa_preferred_nid) {
1434                 /* Update the preferred nid and migrate task if possible */
1435                 sched_setnuma(p, max_nid);
1436                 numa_migrate_preferred(p);
1437         }
1438 }
1439
1440 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1441 {
1442         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1443 }
1444
1445 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1446 {
1447         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1448                 kfree_rcu(grp, rcu);
1449 }
1450
1451 static void double_lock(spinlock_t *l1, spinlock_t *l2)
1452 {
1453         if (l1 > l2)
1454                 swap(l1, l2);
1455
1456         spin_lock(l1);
1457         spin_lock_nested(l2, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1458 }
1459
1460 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1461                         int *priv)
1462 {
1463         struct numa_group *grp, *my_grp;
1464         struct task_struct *tsk;
1465         bool join = false;
1466         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1467         int i;
1468
1469         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1470                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1471                                     2*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1472
1473                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1474                 if (!grp)
1475                         return;
1476
1477                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1478                 spin_lock_init(&grp->lock);
1479                 INIT_LIST_HEAD(&grp->task_list);
1480                 grp->gid = p->pid;
1481
1482                 for (i = 0; i < 2*nr_node_ids; i++)
1483                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1484
1485                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1486
1487                 list_add(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1488                 grp->nr_tasks++;
1489                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1490         }
1491
1492         rcu_read_lock();
1493         tsk = ACCESS_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1494
1495         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1496                 goto unlock;
1497
1498         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1499         if (!grp)
1500                 goto unlock;
1501
1502         my_grp = p->numa_group;
1503         if (grp == my_grp)
1504                 goto unlock;
1505
1506         /*
1507          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1508          * the other task will join us.
1509          */
1510         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1511                 goto unlock;
1512
1513         /*
1514          * Tie-break on the grp address.
1515          */
1516         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1517                 goto unlock;
1518
1519         /* Always join threads in the same process. */
1520         if (tsk->mm == current->mm)
1521                 join = true;
1522
1523         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1524         if (flags & TNF_SHARED)
1525                 join = true;
1526
1527         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
1528         *priv = !join;
1529
1530         if (join && !get_numa_group(grp))
1531                 join = false;
1532
1533 unlock:
1534         rcu_read_unlock();
1535
1536         if (!join)
1537                 return;
1538
1539         double_lock(&my_grp->lock, &grp->lock);
1540
1541         for (i = 0; i < 2*nr_node_ids; i++) {
1542                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
1543                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
1544         }
1545         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1546         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
1547
1548         list_move(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1549         my_grp->nr_tasks--;
1550         grp->nr_tasks++;
1551
1552         spin_unlock(&my_grp->lock);
1553         spin_unlock(&grp->lock);
1554
1555         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1556
1557         put_numa_group(my_grp);
1558 }
1559
1560 void task_numa_free(struct task_struct *p)
1561 {
1562         struct numa_group *grp = p->numa_group;
1563         int i;
1564         void *numa_faults = p->numa_faults;
1565
1566         if (grp) {
1567                 spin_lock(&grp->lock);
1568                 for (i = 0; i < 2*nr_node_ids; i++)
1569                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
1570                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1571
1572                 list_del(&p->numa_entry);
1573                 grp->nr_tasks--;
1574                 spin_unlock(&grp->lock);
1575                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, NULL);
1576                 put_numa_group(grp);
1577         }
1578
1579         p->numa_faults = NULL;
1580         p->numa_faults_buffer = NULL;
1581         kfree(numa_faults);
1582 }
1583
1584 /*
1585  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
1586  */
1587 void task_numa_fault(int last_cpupid, int node, int pages, int flags)
1588 {
1589         struct task_struct *p = current;
1590         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
1591         int priv;
1592
1593         if (!numabalancing_enabled)
1594                 return;
1595
1596         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
1597         if (!p->mm)
1598                 return;
1599
1600         /* Do not worry about placement if exiting */
1601         if (p->state == TASK_DEAD)
1602                 return;
1603
1604         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
1605         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
1606                 int size = sizeof(*p->numa_faults) * 2 * nr_node_ids;
1607
1608                 /* numa_faults and numa_faults_buffer share the allocation */
1609                 p->numa_faults = kzalloc(size * 2, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
1610                 if (!p->numa_faults)
1611                         return;
1612
1613                 BUG_ON(p->numa_faults_buffer);
1614                 p->numa_faults_buffer = p->numa_faults + (2 * nr_node_ids);
1615                 p->total_numa_faults = 0;
1616                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1617         }
1618
1619         /*
1620          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
1621          * to be private if the accessing pid has not changed
1622          */
1623         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
1624                 priv = 1;
1625         } else {
1626                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
1627                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
1628                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
1629         }
1630
1631         task_numa_placement(p);
1632
1633         /*
1634          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
1635          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
1636          */
1637         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
1638                 numa_migrate_preferred(p);
1639
1640         if (migrated)
1641                 p->numa_pages_migrated += pages;
1642
1643         p->numa_faults_buffer[task_faults_idx(node, priv)] += pages;
1644         p->numa_faults_locality[!!(flags & TNF_FAULT_LOCAL)] += pages;
1645 }
1646
1647 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
1648 {
1649         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
1650         p->mm->numa_scan_offset = 0;
1651 }
1652
1653 /*
1654  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
1655  * Triggered from task_tick_numa().
1656  */
1657 void task_numa_work(struct callback_head *work)
1658 {
1659         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
1660         struct task_struct *p = current;
1661         struct mm_struct *mm = p->mm;
1662         struct vm_area_struct *vma;
1663         unsigned long start, end;
1664         unsigned long nr_pte_updates = 0;
1665         long pages;
1666
1667         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
1668
1669         work->next = work; /* protect against double add */
1670         /*
1671          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
1672          *
1673          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
1674          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
1675          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
1676          * work.
1677          */
1678         if (p->flags & PF_EXITING)
1679                 return;
1680
1681         if (!mm->numa_next_scan) {
1682                 mm->numa_next_scan = now +
1683                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1684         }
1685
1686         /*
1687          * Enforce maximal scan/migration frequency..
1688          */
1689         migrate = mm->numa_next_scan;
1690         if (time_before(now, migrate))
1691                 return;
1692
1693         if (p->numa_scan_period == 0) {
1694                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1695                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1696         }
1697
1698         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1699         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
1700                 return;
1701
1702         /*
1703          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
1704          * the next time around.
1705          */
1706         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
1707
1708         start = mm->numa_scan_offset;
1709         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
1710         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
1711         if (!pages)
1712                 return;
1713
1714         down_read(&mm->mmap_sem);
1715         vma = find_vma(mm, start);
1716         if (!vma) {
1717                 reset_ptenuma_scan(p);
1718                 start = 0;
1719                 vma = mm->mmap;
1720         }
1721         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
1722                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(p, vma))
1723                         continue;
1724
1725                 /*
1726                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
1727                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
1728                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
1729                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
1730                  */
1731                 if (!vma->vm_mm ||
1732                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
1733                         continue;
1734
1735                 do {
1736                         start = max(start, vma->vm_start);
1737                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
1738                         end = min(end, vma->vm_end);
1739                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
1740
1741                         /*
1742                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
1743                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
1744                          * address space is quickly skipped.
1745                          */
1746                         if (nr_pte_updates)
1747                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
1748
1749                         start = end;
1750                         if (pages <= 0)
1751                                 goto out;
1752                 } while (end != vma->vm_end);
1753         }
1754
1755 out:
1756         /*
1757          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
1758          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
1759          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
1760          * scanner to the start so check it now.
1761          */
1762         if (vma)
1763                 mm->numa_scan_offset = start;
1764         else
1765                 reset_ptenuma_scan(p);
1766         up_read(&mm->mmap_sem);
1767 }
1768
1769 /*
1770  * Drive the periodic memory faults..
1771  */
1772 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1773 {
1774         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
1775         u64 period, now;
1776
1777         /*
1778          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
1779          */
1780         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
1781                 return;
1782
1783         /*
1784          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
1785          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
1786          * task needs to have done some actual work before we bother with
1787          * NUMA placement.
1788          */
1789         now = curr->se.sum_exec_runtime;
1790         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
1791
1792         if (now - curr->node_stamp > period) {
1793                 if (!curr->node_stamp)
1794                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
1795                 curr->node_stamp += period;
1796
1797                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
1798                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
1799                         task_work_add(curr, work, true);
1800                 }
1801         }
1802 }
1803 #else
1804 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1805 {
1806 }
1807
1808 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1809 {
1810 }
1811
1812 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1813 {
1814 }
1815 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1816
1817 static void
1818 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1819 {
1820         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
1821         if (!parent_entity(se))
1822                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
1823 #ifdef CONFIG_SMP
1824         if (entity_is_task(se)) {
1825                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
1826
1827                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
1828                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
1829         }
1830 #endif
1831         cfs_rq->nr_running++;
1832 }
1833
1834 static void
1835 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1836 {
1837         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
1838         if (!parent_entity(se))
1839                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
1840         if (entity_is_task(se)) {
1841                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
1842                 list_del_init(&se->group_node);
1843         }
1844         cfs_rq->nr_running--;
1845 }
1846
1847 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1848 # ifdef CONFIG_SMP
1849 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
1850 {
1851         long tg_weight;
1852
1853         /*
1854          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
1855          * to gain a more accurate current total weight. See
1856          * update_cfs_rq_load_contribution().
1857          */
1858         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
1859         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
1860         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
1861
1862         return tg_weight;
1863 }
1864
1865 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
1866 {
1867         long tg_weight, load, shares;
1868
1869         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
1870         load = cfs_rq->load.weight;
1871
1872         shares = (tg->shares * load);
1873         if (tg_weight)
1874                 shares /= tg_weight;
1875
1876         if (shares < MIN_SHARES)
1877                 shares = MIN_SHARES;
1878         if (shares > tg->shares)
1879                 shares = tg->shares;
1880
1881         return shares;
1882 }
1883 # else /* CONFIG_SMP */
1884 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
1885 {
1886         return tg->shares;
1887 }
1888 # endif /* CONFIG_SMP */
1889 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
1890                             unsigned long weight)
1891 {
1892         if (se->on_rq) {
1893                 /* commit outstanding execution time */
1894                 if (cfs_rq->curr == se)
1895                         update_curr(cfs_rq);
1896                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
1897         }
1898
1899         update_load_set(&se->load, weight);
1900
1901         if (se->on_rq)
1902                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
1903 }
1904
1905 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
1906
1907 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
1908 {
1909         struct task_group *tg;
1910         struct sched_entity *se;
1911         long shares;
1912
1913         tg = cfs_rq->tg;
1914         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
1915         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
1916                 return;
1917 #ifndef CONFIG_SMP
1918         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
1919                 return;
1920 #endif
1921         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
1922
1923         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
1924 }
1925 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
1926 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
1927 {
1928 }
1929 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
1930
1931 #ifdef CONFIG_SMP
1932 /*
1933  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
1934  * Note: The tables below are dependent on this value.
1935  */
1936 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
1937 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
1938 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
1939
1940 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
1941 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
1942         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
1943         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
1944         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
1945         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
1946         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
1947         0x85aac367, 0x82cd8698,
1948 };
1949
1950 /*
1951  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
1952  * over-estimates when re-combining.
1953  */
1954 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
1955             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
1956          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
1957         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
1958 };
1959
1960 /*
1961  * Approximate:
1962  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
1963  */
1964 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
1965 {
1966         unsigned int local_n;
1967
1968         if (!n)
1969                 return val;
1970         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
1971                 return 0;
1972
1973         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
1974         local_n = n;
1975
1976         /*
1977          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
1978          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * k^(n%PERIOD)
1979          * With a look-up table which covers k^n (n<PERIOD)
1980          *
1981          * To achieve constant time decay_load.
1982          */
1983         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
1984                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
1985                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
1986         }
1987
1988         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
1989         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
1990         return val >> 32;
1991 }
1992
1993 /*
1994  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
1995  * average will be: \Sum 1024*y^n
1996  *
1997  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
1998  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
1999  */
2000 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2001 {
2002         u32 contrib = 0;
2003
2004         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2005                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2006         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2007                 return LOAD_AVG_MAX;
2008
2009         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2010         do {
2011                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2012                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2013
2014                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2015         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2016
2017         contrib = decay_load(contrib, n);
2018         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2019 }
2020
2021 /*
2022  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2023  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2024  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2025  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2026  *
2027  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2028  *      p0            p1           p2
2029  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2030  *
2031  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2032  *
2033  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2034  * following representation of historical load:
2035  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2036  *
2037  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2038  *   y^32 = 0.5
2039  *
2040  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2041  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2042  * (u_0).
2043  *
2044  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2045  * sum again by y is sufficient to update:
2046  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2047  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2048  */
2049 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now,
2050                                                         struct sched_avg *sa,
2051                                                         int runnable)
2052 {
2053         u64 delta, periods;
2054         u32 runnable_contrib;
2055         int delta_w, decayed = 0;
2056
2057         delta = now - sa->last_runnable_update;
2058         /*
2059          * This should only happen when time goes backwards, which it
2060          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2061          */
2062         if ((s64)delta < 0) {
2063                 sa->last_runnable_update = now;
2064                 return 0;
2065         }
2066
2067         /*
2068          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2069          * approximation of 1us and fast to compute.
2070          */
2071         delta >>= 10;
2072         if (!delta)
2073                 return 0;
2074         sa->last_runnable_update = now;
2075
2076         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2077         delta_w = sa->runnable_avg_period % 1024;
2078         if (delta + delta_w >= 1024) {
2079                 /* period roll-over */
2080                 decayed = 1;
2081
2082                 /*
2083                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2084                  * out how much from delta we need to complete the current
2085                  * period and accrue it.
2086                  */
2087                 delta_w = 1024 - delta_w;
2088                 if (runnable)
2089                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
2090                 sa->runnable_avg_period += delta_w;
2091
2092                 delta -= delta_w;
2093
2094                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2095                 periods = delta / 1024;
2096                 delta %= 1024;
2097
2098                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
2099                                                   periods + 1);
2100                 sa->runnable_avg_period = decay_load(sa->runnable_avg_period,
2101                                                      periods + 1);
2102
2103                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2104                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2105                 if (runnable)
2106                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
2107                 sa->runnable_avg_period += runnable_contrib;
2108         }
2109
2110         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2111         if (runnable)
2112                 sa->runnable_avg_sum += delta;
2113         sa->runnable_avg_period += delta;
2114
2115         return decayed;
2116 }
2117
2118 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
2119 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
2120 {
2121         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2122         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2123
2124         decays -= se->avg.decay_count;
2125         if (!decays)
2126                 return 0;
2127
2128         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
2129         se->avg.decay_count = 0;
2130
2131         return decays;
2132 }
2133
2134 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2135 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2136                                                  int force_update)
2137 {
2138         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2139         long tg_contrib;
2140
2141         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
2142         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2143
2144         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
2145                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
2146                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
2147         }
2148 }
2149
2150 /*
2151  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
2152  * representation for computing load contributions.
2153  */
2154 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2155                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
2156 {
2157         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2158         long contrib;
2159
2160         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
2161         contrib = div_u64(sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
2162                           sa->runnable_avg_period + 1);
2163         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
2164
2165         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
2166                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
2167                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
2168         }
2169 }
2170
2171 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2172 {
2173         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2174         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2175         int runnable_avg;
2176
2177         u64 contrib;
2178
2179         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
2180         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
2181                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
2182
2183         /*
2184          * For group entities we need to compute a correction term in the case
2185          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
2186          * load as a task of equal weight.
2187          *
2188          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
2189          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
2190          * lower-bound on the true value.
2191          *
2192          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
2193          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
2194          * understating by the aggregate of their overlap.
2195          *
2196          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
2197          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
2198          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
2199          *
2200          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
2201          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
2202          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
2203          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
2204          * our upper bound of 1-cpu.
2205          */
2206         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
2207         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
2208                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
2209                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
2210         }
2211 }
2212 #else
2213 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2214                                                  int force_update) {}
2215 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2216                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2217 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
2218 #endif
2219
2220 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2221 {
2222         u32 contrib;
2223
2224         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2225         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
2226         contrib /= (se->avg.runnable_avg_period + 1);
2227         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
2228 }
2229
2230 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
2231 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2232 {
2233         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
2234
2235         if (entity_is_task(se)) {
2236                 __update_task_entity_contrib(se);
2237         } else {
2238                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
2239                 __update_group_entity_contrib(se);
2240         }
2241
2242         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
2243 }
2244
2245 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2246                                                  long load_contrib)
2247 {
2248         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
2249                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
2250         else
2251                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
2252 }
2253
2254 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2255
2256 /* Update a sched_entity's runnable average */
2257 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2258                                           int update_cfs_rq)
2259 {
2260         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2261         long contrib_delta;
2262         u64 now;
2263
2264         /*
2265          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
2266          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
2267          */
2268         if (entity_is_task(se))
2269                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2270         else
2271                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
2272
2273         if (!__update_entity_runnable_avg(now, &se->avg, se->on_rq))
2274                 return;
2275
2276         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
2277
2278         if (!update_cfs_rq)
2279                 return;
2280
2281         if (se->on_rq)
2282                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
2283         else
2284                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
2285 }
2286
2287 /*
2288  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
2289  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
2290  */
2291 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
2292 {
2293         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
2294         u64 decays;
2295
2296         decays = now - cfs_rq->last_decay;
2297         if (!decays && !force_update)
2298                 return;
2299
2300         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
2301                 unsigned long removed_load;
2302                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
2303                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
2304         }
2305
2306         if (decays) {
2307                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
2308                                                       decays);
2309                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
2310                 cfs_rq->last_decay = now;
2311         }
2312
2313         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
2314 }
2315
2316 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
2317 {
2318         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), &rq->avg, runnable);
2319         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
2320 }
2321
2322 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
2323 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2324                                                   struct sched_entity *se,
2325                                                   int wakeup)
2326 {
2327         /*
2328          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
2329          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
2330          * accumulated while sleeping.
2331          *
2332          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
2333          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
2334          * constructed load_avg_contrib.
2335          */
2336         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
2337                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2338                 if (se->avg.decay_count) {
2339                         /*
2340                          * In a wake-up migration we have to approximate the
2341                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
2342                          * clock_task between the two cpus, and it is not
2343                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
2344                          * approximate this using our carried decays, which are
2345                          * explicitly atomically readable.
2346                          */
2347                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
2348                                                         << 20;
2349                         update_entity_load_avg(se, 0);
2350                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
2351                         se->avg.decay_count = 0;
2352                 }
2353                 wakeup = 0;
2354         } else {
2355                 /*
2356                  * Task re-woke on same cpu (or else migrate_task_rq_fair()
2357                  * would have made count negative); we must be careful to avoid
2358                  * double-accounting blocked time after synchronizing decays.
2359                  */
2360                 se->avg.last_runnable_update += __synchronize_entity_decay(se)
2361                                                         << 20;
2362         }
2363
2364         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
2365         if (wakeup) {
2366                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
2367                 update_entity_load_avg(se, 0);
2368         }
2369
2370         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2371         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2372         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
2373 }
2374
2375 /*
2376  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
2377  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
2378  * blocked_load_avg.
2379  */
2380 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2381                                                   struct sched_entity *se,
2382                                                   int sleep)
2383 {
2384         update_entity_load_avg(se, 1);
2385         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2386         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
2387
2388         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
2389         if (sleep) {
2390                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2391                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2392         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
2393 }
2394
2395 /*
2396  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2397  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2398  * be the only way to update the runnable statistic.
2399  */
2400 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2401 {
2402         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
2403 }
2404
2405 /*
2406  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2407  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2408  * be the only way to update the runnable statistic.
2409  */
2410 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2411 {
2412         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
2413 }
2414
2415 #else
2416 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2417                                           int update_cfs_rq) {}
2418 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2419 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2420                                            struct sched_entity *se,
2421                                            int wakeup) {}
2422 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2423                                            struct sched_entity *se,
2424                                            int sleep) {}
2425 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
2426                                               int force_update) {}
2427 #endif
2428
2429 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2430 {
2431 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2432         struct task_struct *tsk = NULL;
2433
2434         if (entity_is_task(se))
2435                 tsk = task_of(se);
2436
2437         if (se->statistics.sleep_start) {
2438                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2439
2440                 if ((s64)delta < 0)
2441                         delta = 0;
2442
2443                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2444                         se->statistics.sleep_max = delta;
2445
2446                 se->statistics.sleep_start = 0;
2447                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2448
2449                 if (tsk) {
2450                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2451                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2452                 }
2453         }
2454         if (se->statistics.block_start) {
2455                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2456
2457                 if ((s64)delta < 0)
2458                         delta = 0;
2459
2460                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2461                         se->statistics.block_max = delta;
2462
2463                 se->statistics.block_start = 0;
2464                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2465
2466                 if (tsk) {
2467                         if (tsk->in_iowait) {
2468                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2469                                 se->statistics.iowait_count++;
2470                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2471                         }
2472
2473                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2474
2475                         /*
2476                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2477                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2478                          * amount of time that the task spent sleeping:
2479                          */
2480                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2481                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2482                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2483                                                 delta >> 20);
2484                         }
2485                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2486                 }
2487         }
2488 #endif
2489 }
2490
2491 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2492 {
2493 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2494         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2495
2496         if (d < 0)
2497                 d = -d;
2498
2499         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2500                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2501 #endif
2502 }
2503
2504 static void
2505 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2506 {
2507         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2508
2509         /*
2510          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2511          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2512          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2513          * stays open at the end.
2514          */
2515         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2516                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2517
2518         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2519         if (!initial) {
2520                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2521
2522                 /*
2523                  * Halve their sleep time's effect, to allow
2524                  * for a gentler effect of sleepers:
2525                  */
2526                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
2527                         thresh >>= 1;
2528
2529                 vruntime -= thresh;
2530         }
2531
2532         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
2533         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
2534 }
2535
2536 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
2537
2538 static void
2539 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2540 {
2541         /*
2542          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
2543          * through calling update_curr().
2544          */
2545         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
2546                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
2547
2548         /*
2549          * Update run-time statistics of the 'current'.
2550          */
2551         update_curr(cfs_rq);
2552         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
2553         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2554         update_cfs_shares(cfs_rq);
2555
2556         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
2557                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
2558                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
2559         }
2560
2561         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
2562         check_spread(cfs_rq, se);
2563         if (se != cfs_rq->curr)
2564                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
2565         se->on_rq = 1;
2566
2567         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
2568                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
2569                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
2570         }
2571 }
2572
2573 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
2574 {
2575         for_each_sched_entity(se) {
2576                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2577                 if (cfs_rq->last == se)
2578                         cfs_rq->last = NULL;
2579                 else
2580                         break;
2581         }
2582 }
2583
2584 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
2585 {
2586         for_each_sched_entity(se) {
2587                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2588                 if (cfs_rq->next == se)
2589                         cfs_rq->next = NULL;
2590                 else
2591                         break;
2592         }
2593 }
2594
2595 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
2596 {
2597         for_each_sched_entity(se) {
2598                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2599                 if (cfs_rq->skip == se)
2600                         cfs_rq->skip = NULL;
2601                 else
2602                         break;
2603         }
2604 }
2605
2606 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2607 {
2608         if (cfs_rq->last == se)
2609                 __clear_buddies_last(se);
2610
2611         if (cfs_rq->next == se)
2612                 __clear_buddies_next(se);
2613
2614         if (cfs_rq->skip == se)
2615                 __clear_buddies_skip(se);
2616 }
2617
2618 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2619
2620 static void
2621 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2622 {
2623         /*
2624          * Update run-time statistics of the 'current'.
2625          */
2626         update_curr(cfs_rq);
2627         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
2628
2629         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
2630         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
2631 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2632                 if (entity_is_task(se)) {
2633                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
2634
2635                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
2636                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2637                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
2638                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2639                 }
2640 #endif
2641         }
2642
2643         clear_buddies(cfs_rq, se);
2644
2645         if (se != cfs_rq->curr)
2646                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2647         se->on_rq = 0;
2648         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2649
2650         /*
2651          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
2652          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
2653          * movement in our normalized position.
2654          */
2655         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
2656                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
2657
2658         /* return excess runtime on last dequeue */
2659         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2660
2661         update_min_vruntime(cfs_rq);
2662         update_cfs_shares(cfs_rq);
2663 }
2664
2665 /*
2666  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
2667  */
2668 static void
2669 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2670 {
2671         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
2672         struct sched_entity *se;
2673         s64 delta;
2674
2675         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
2676         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
2677         if (delta_exec > ideal_runtime) {
2678                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2679                 /*
2680                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
2681                  * re-elected due to buddy favours.
2682                  */
2683                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
2684                 return;
2685         }
2686
2687         /*
2688          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
2689          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
2690          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
2691          */
2692         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
2693                 return;
2694
2695         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2696         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
2697
2698         if (delta < 0)
2699                 return;
2700
2701         if (delta > ideal_runtime)
2702                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2703 }
2704
2705 static void
2706 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2707 {
2708         /* 'current' is not kept within the tree. */
2709         if (se->on_rq) {
2710                 /*
2711                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
2712                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
2713                  * runqueue.
2714                  */
2715                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
2716                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2717         }
2718
2719         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
2720         cfs_rq->curr = se;
2721 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2722         /*
2723          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
2724          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
2725          * when there are only lesser-weight tasks around):
2726          */
2727         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
2728                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
2729                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
2730         }
2731 #endif
2732         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
2733 }
2734
2735 static int
2736 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
2737
2738 /*
2739  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
2740  * 1) keep things fair between processes/task groups
2741  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
2742  * 3) pick the "last" process, for cache locality
2743  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
2744  */
2745 static struct sched_entity *pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
2746 {
2747         struct sched_entity *se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2748         struct sched_entity *left = se;
2749
2750         /*
2751          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
2752          * be done without getting too unfair.
2753          */
2754         if (cfs_rq->skip == se) {
2755                 struct sched_entity *second = __pick_next_entity(se);
2756                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
2757                         se = second;
2758         }
2759
2760         /*
2761          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
2762          */
2763         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
2764                 se = cfs_rq->last;
2765
2766         /*
2767          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
2768          */
2769         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
2770                 se = cfs_rq->next;
2771
2772         clear_buddies(cfs_rq, se);
2773
2774         return se;
2775 }
2776
2777 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2778
2779 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
2780 {
2781         /*
2782          * If still on the runqueue then deactivate_task()
2783          * was not called and update_curr() has to be done:
2784          */
2785         if (prev->on_rq)
2786                 update_curr(cfs_rq);
2787
2788         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
2789         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2790
2791         check_spread(cfs_rq, prev);
2792         if (prev->on_rq) {
2793                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
2794                 /* Put 'current' back into the tree. */
2795                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
2796                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
2797                 update_entity_load_avg(prev, 1);
2798         }
2799         cfs_rq->curr = NULL;
2800 }
2801
2802 static void
2803 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
2804 {
2805         /*
2806          * Update run-time statistics of the 'current'.
2807          */
2808         update_curr(cfs_rq);
2809
2810         /*
2811          * Ensure that runnable average is periodically updated.
2812          */
2813         update_entity_load_avg(curr, 1);
2814         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
2815         update_cfs_shares(cfs_rq);
2816
2817 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
2818         /*
2819          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
2820          * validating it and just reschedule.
2821          */
2822         if (queued) {
2823                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2824                 return;
2825         }
2826         /*
2827          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
2828          */
2829         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
2830                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
2831                 return;
2832 #endif
2833
2834         if (cfs_rq->nr_running > 1)
2835                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
2836 }
2837
2838
2839 /**************************************************
2840  * CFS bandwidth control machinery
2841  */
2842
2843 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
2844
2845 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
2846 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
2847
2848 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
2849 {
2850         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
2851 }
2852
2853 void account_cfs_bandwidth_used(int enabled, int was_enabled)
2854 {
2855         /* only need to count groups transitioning between enabled/!enabled */
2856         if (enabled && !was_enabled)
2857                 static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
2858         else if (!enabled && was_enabled)
2859                 static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
2860 }
2861 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
2862 static bool cfs_bandwidth_used(void)
2863 {
2864         return true;
2865 }
2866
2867 void account_cfs_bandwidth_used(int enabled, int was_enabled) {}
2868 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
2869
2870 /*
2871  * default period for cfs group bandwidth.
2872  * default: 0.1s, units: nanoseconds
2873  */
2874 static inline u64 default_cfs_period(void)
2875 {
2876         return 100000000ULL;
2877 }
2878
2879 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
2880 {
2881         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
2882 }
2883
2884 /*
2885  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
2886  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
2887  * additional synchronization around rq->lock.
2888  *
2889  * requires cfs_b->lock
2890  */
2891 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2892 {
2893         u64 now;
2894
2895         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2896                 return;
2897
2898         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
2899         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
2900         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
2901 }
2902
2903 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
2904 {
2905         return &tg->cfs_bandwidth;
2906 }
2907
2908 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
2909 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
2910 {
2911         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
2912                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
2913
2914         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
2915 }
2916
2917 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
2918 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2919 {
2920         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2921         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
2922         u64 amount = 0, min_amount, expires;
2923
2924         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
2925         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
2926
2927         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2928         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2929                 amount = min_amount;
2930         else {
2931                 /*
2932                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
2933                  * period must have elapsed since the last consumption.
2934                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
2935                  * active.
2936                  */
2937                 if (!cfs_b->timer_active) {
2938                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
2939                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b);
2940                 }
2941
2942                 if (cfs_b->runtime > 0) {
2943                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
2944                         cfs_b->runtime -= amount;
2945                         cfs_b->idle = 0;
2946                 }
2947         }
2948         expires = cfs_b->runtime_expires;
2949         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2950
2951         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
2952         /*
2953          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
2954          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
2955          * issued.
2956          */
2957         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
2958                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
2959
2960         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
2961 }
2962
2963 /*
2964  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
2965  * fact that rq->clock snapshots this value.
2966  */
2967 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2968 {
2969         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2970
2971         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
2972         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
2973                 return;
2974
2975         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
2976                 return;
2977
2978         /*
2979          * If the local deadline has passed we have to consider the
2980          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
2981          * has not truly expired.
2982          *
2983          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
2984          * whether the global deadline has advanced.
2985          */
2986
2987         if ((s64)(cfs_rq->runtime_expires - cfs_b->runtime_expires) >= 0) {
2988                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
2989                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
2990         } else {
2991                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
2992                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
2993         }
2994 }
2995
2996 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq,
2997                                      unsigned long delta_exec)
2998 {
2999         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3000         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3001         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3002
3003         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3004                 return;
3005
3006         /*
3007          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3008          * hierarchy can be throttled
3009          */
3010         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3011                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
3012 }
3013
3014 static __always_inline
3015 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, unsigned long delta_exec)
3016 {
3017         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3018                 return;
3019
3020         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3021 }
3022
3023 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3024 {
3025         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3026 }
3027
3028 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3029 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3030 {
3031         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3032 }
3033
3034 /*
3035  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3036  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3037  * load-balance operations.
3038  */
3039 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3040                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3041 {
3042         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3043
3044         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3045         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3046
3047         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3048                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3049 }
3050
3051 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3052 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3053 {
3054         struct rq *rq = data;
3055         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3056
3057         cfs_rq->throttle_count--;
3058 #ifdef CONFIG_SMP
3059         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3060                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3061                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3062                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3063         }
3064 #endif
3065
3066         return 0;
3067 }
3068
3069 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3070 {
3071         struct rq *rq = data;
3072         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3073
3074         /* group is entering throttled state, stop time */
3075         if (!cfs_rq->throttle_count)
3076                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3077         cfs_rq->throttle_count++;
3078
3079         return 0;
3080 }
3081
3082 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3083 {
3084         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3085         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3086         struct sched_entity *se;
3087         long task_delta, dequeue = 1;
3088
3089         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3090
3091         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3092         rcu_read_lock();
3093         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3094         rcu_read_unlock();
3095
3096         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3097         for_each_sched_entity(se) {
3098                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3099                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3100                 if (!se->on_rq)
3101                         break;
3102
3103                 if (dequeue)
3104                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3105                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3106
3107                 if (qcfs_rq->load.weight)
3108                         dequeue = 0;
3109         }
3110
3111         if (!se)
3112                 rq->nr_running -= task_delta;
3113
3114         cfs_rq->throttled = 1;
3115         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3116         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3117         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3118         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3119 }
3120
3121 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3122 {
3123         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3124         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3125         struct sched_entity *se;
3126         int enqueue = 1;
3127         long task_delta;
3128
3129         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3130
3131         cfs_rq->throttled = 0;
3132
3133         update_rq_clock(rq);
3134
3135         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3136         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3137         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3138         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3139
3140         /* update hierarchical throttle state */
3141         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3142
3143         if (!cfs_rq->load.weight)
3144                 return;
3145
3146         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3147         for_each_sched_entity(se) {
3148                 if (se->on_rq)
3149                         enqueue = 0;
3150
3151                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3152                 if (enqueue)
3153                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3154                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3155
3156                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3157                         break;
3158         }
3159
3160         if (!se)
3161                 rq->nr_running += task_delta;
3162
3163         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3164         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3165                 resched_task(rq->curr);
3166 }
3167
3168 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3169                 u64 remaining, u64 expires)
3170 {
3171         struct cfs_rq *cfs_rq;
3172         u64 runtime = remaining;
3173
3174         rcu_read_lock();
3175         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3176                                 throttled_list) {
3177                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3178
3179                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3180                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3181                         goto next;
3182
3183                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3184                 if (runtime > remaining)
3185                         runtime = remaining;
3186                 remaining -= runtime;
3187
3188                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3189                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3190
3191                 /* we check whether we're throttled above */
3192                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3193                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3194
3195 next:
3196                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3197
3198                 if (!remaining)
3199                         break;
3200         }
3201         rcu_read_unlock();
3202
3203         return remaining;
3204 }
3205
3206 /*
3207  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3208  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3209  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3210  * used to track this state.
3211  */
3212 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3213 {
3214         u64 runtime, runtime_expires;
3215         int idle = 1, throttled;
3216
3217         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3218         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3219         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3220                 goto out_unlock;
3221
3222         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3223         /* idle depends on !throttled (for the case of a large deficit) */
3224         idle = cfs_b->idle && !throttled;
3225         cfs_b->nr_periods += overrun;
3226
3227         /* if we're going inactive then everything else can be deferred */
3228         if (idle)
3229                 goto out_unlock;
3230
3231         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3232
3233         if (!throttled) {
3234                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3235                 cfs_b->idle = 1;
3236                 goto out_unlock;
3237         }
3238
3239         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3240         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3241
3242         /*
3243          * There are throttled entities so we must first use the new bandwidth
3244          * to unthrottle them before making it generally available.  This
3245          * ensures that all existing debts will be paid before a new cfs_rq is
3246          * allowed to run.
3247          */
3248         runtime = cfs_b->runtime;
3249         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3250         cfs_b->runtime = 0;
3251
3252         /*
3253          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth
3254          * while we unthrottle.  This can potentially race with an unthrottled
3255          * group trying to acquire new bandwidth from the global pool.
3256          */
3257         while (throttled && runtime > 0) {
3258                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3259                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3260                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3261                                                  runtime_expires);
3262                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3263
3264                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3265         }
3266
3267         /* return (any) remaining runtime */
3268         cfs_b->runtime = runtime;
3269         /*
3270          * While we are ensured activity in the period following an
3271          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3272          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3273          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3274          */
3275         cfs_b->idle = 0;
3276 out_unlock:
3277         if (idle)
3278                 cfs_b->timer_active = 0;
3279         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3280
3281         return idle;
3282 }
3283
3284 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3285 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3286 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3287 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3288 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3289 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3290
3291 /* are we near the end of the current quota period? */
3292 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3293 {
3294         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3295         u64 remaining;
3296
3297         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3298         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3299                 return 1;
3300
3301         /* is a quota refresh about to occur? */
3302         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3303         if (remaining < min_expire)
3304                 return 1;
3305
3306         return 0;
3307 }
3308
3309 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3310 {
3311         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3312
3313         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3314         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3315                 return;
3316
3317         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
3318                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
3319 }
3320
3321 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3322 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3323 {
3324         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3325         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3326
3327         if (slack_runtime <= 0)
3328                 return;
3329
3330         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3331         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3332             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3333                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3334
3335                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3336                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3337                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3338                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3339         }
3340         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3341
3342         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3343         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3344 }
3345
3346 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3347 {
3348         if (!cfs_bandwidth_used())
3349                 return;
3350
3351         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3352                 return;
3353
3354         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3355 }
3356
3357 /*
3358  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3359  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3360  */
3361 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3362 {
3363         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3364         u64 expires;
3365
3366         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3367         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration))
3368                 return;
3369
3370         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3371         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice) {
3372                 runtime = cfs_b->runtime;
3373                 cfs_b->runtime = 0;
3374         }
3375         expires = cfs_b->runtime_expires;
3376         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3377
3378         if (!runtime)
3379                 return;
3380
3381         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3382
3383         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3384         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3385                 cfs_b->runtime = runtime;
3386         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3387 }
3388
3389 /*
3390  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3391  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3392  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3393  */
3394 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3395 {
3396         if (!cfs_bandwidth_used())
3397                 return;
3398
3399         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3400         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3401                 return;
3402
3403         /* ensure the group is not already throttled */
3404         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3405                 return;
3406
3407         /* update runtime allocation */
3408         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3409         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3410                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3411 }
3412
3413 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3414 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3415 {
3416         if (!cfs_bandwidth_used())
3417                 return;
3418
3419         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3420                 return;
3421
3422         /*
3423          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3424          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3425          */
3426         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3427                 return;
3428
3429         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3430 }
3431
3432 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3433 {
3434         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3435                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3436         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3437
3438         return HRTIMER_NORESTART;
3439 }
3440
3441 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3442 {
3443         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3444                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3445         ktime_t now;
3446         int overrun;
3447         int idle = 0;
3448
3449         for (;;) {
3450                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
3451                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
3452
3453                 if (!overrun)
3454                         break;
3455
3456                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3457         }
3458
3459         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3460 }
3461
3462 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3463 {
3464         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3465         cfs_b->runtime = 0;
3466         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3467         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3468
3469         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3470         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3471         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3472         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3473         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3474 }
3475
3476 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3477 {
3478         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3479         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3480 }
3481
3482 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
3483 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3484 {
3485         /*
3486          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
3487          * period or because we're racing with the tear-down path
3488          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
3489          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
3490          */
3491         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer))) {
3492                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3493                 /* ensure cfs_b->lock is available while we wait */
3494                 hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3495
3496                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3497                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
3498                 if (cfs_b->timer_active)
3499                         return;
3500         }
3501
3502         cfs_b->timer_active = 1;
3503         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
3504 }
3505
3506 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3507 {
3508         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3509         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
3510 }
3511
3512 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
3513 {
3514         struct cfs_rq *cfs_rq;
3515
3516         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3517                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3518
3519                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
3520                         continue;
3521
3522                 /*
3523                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
3524                  * there's some valid quota amount
3525                  */
3526                 cfs_rq->runtime_remaining = cfs_b->quota;
3527                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3528                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3529         }
3530 }
3531
3532 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3533 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3534 {
3535         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
3536 }
3537
3538 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq,
3539                                      unsigned long delta_exec) {}
3540 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3541 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3542 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3543
3544 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3545 {
3546         return 0;
3547 }
3548
3549 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3550 {
3551         return 0;
3552 }
3553
3554 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3555                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3556 {
3557         return 0;
3558 }
3559
3560 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3561
3562 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3563 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3564 #endif
3565
3566 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3567 {
3568         return NULL;
3569 }
3570 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3571 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
3572
3573 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3574
3575 /**************************************************
3576  * CFS operations on tasks:
3577  */
3578
3579 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3580 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3581 {
3582         struct sched_entity *se = &p->se;
3583         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3584
3585         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
3586
3587         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
3588                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
3589                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
3590                 s64 delta = slice - ran;
3591
3592                 if (delta < 0) {
3593                         if (rq->curr == p)
3594                                 resched_task(p);
3595                         return;
3596                 }
3597
3598                 /*
3599                  * Don't schedule slices shorter than 10000ns, that just
3600                  * doesn't make sense. Rely on vruntime for fairness.
3601                  */
3602                 if (rq->curr != p)
3603                         delta = max_t(s64, 10000LL, delta);
3604
3605                 hrtick_start(rq, delta);
3606         }
3607 }
3608
3609 /*
3610  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
3611  * current task is from our class and nr_running is low enough
3612  * to matter.
3613  */
3614 static void hrtick_update(struct rq *rq)
3615 {
3616         struct task_struct *curr = rq->curr;
3617
3618         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
3619                 return;
3620
3621         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
3622                 hrtick_start_fair(rq, curr);
3623 }
3624 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
3625 static inline void
3626 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3627 {
3628 }
3629
3630 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
3631 {
3632 }
3633 #endif
3634
3635 /*
3636  * The enqueue_task method is called before nr_running is
3637  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
3638  * then put the task into the rbtree:
3639  */
3640 static void
3641 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3642 {
3643         struct cfs_rq *cfs_rq;
3644         struct sched_entity *se = &p->se;
3645
3646         for_each_sched_entity(se) {
3647                 if (se->on_rq)
3648                         break;
3649                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3650                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
3651
3652                 /*
3653                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3654                  *
3655                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3656                  * post the final h_nr_running increment below.
3657                 */
3658                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3659                         break;
3660                 cfs_rq->h_nr_running++;
3661
3662                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
3663         }
3664
3665         for_each_sched_entity(se) {
3666                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3667                 cfs_rq->h_nr_running++;
3668
3669                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3670                         break;
3671
3672                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3673                 update_entity_load_avg(se, 1);
3674         }
3675
3676         if (!se) {
3677                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
3678                 inc_nr_running(rq);
3679         }
3680         hrtick_update(rq);
3681 }
3682
3683 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
3684
3685 /*
3686  * The dequeue_task method is called before nr_running is
3687  * decreased. We remove the task from the rbtree and
3688  * update the fair scheduling stats:
3689  */
3690 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3691 {
3692         struct cfs_rq *cfs_rq;
3693         struct sched_entity *se = &p->se;
3694         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
3695
3696         for_each_sched_entity(se) {
3697                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3698                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
3699
3700                 /*
3701                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3702                  *
3703                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3704                  * post the final h_nr_running decrement below.
3705                 */
3706                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3707                         break;
3708                 cfs_rq->h_nr_running--;
3709
3710                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
3711                 if (cfs_rq->load.weight) {
3712                         /*
3713                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
3714                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
3715                          */
3716                         if (task_sleep && parent_entity(se))
3717                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
3718
3719                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
3720                         se = parent_entity(se);
3721                         break;
3722                 }
3723                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
3724         }
3725
3726         for_each_sched_entity(se) {
3727                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3728                 cfs_rq->h_nr_running--;
3729
3730                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3731                         break;
3732
3733                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3734                 update_entity_load_avg(se, 1);
3735         }
3736
3737         if (!se) {
3738                 dec_nr_running(rq);
3739                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
3740         }
3741         hrtick_update(rq);
3742 }
3743
3744 #ifdef CONFIG_SMP
3745 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
3746 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
3747 {
3748         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
3749 }
3750
3751 /*
3752  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
3753  * according to the scheduling class and "nice" value.
3754  *
3755  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
3756  * balance conservatively.
3757  */
3758 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
3759 {
3760         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3761         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
3762
3763         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
3764                 return total;
3765
3766         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
3767 }
3768
3769 /*
3770  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
3771  * according to the scheduling class and "nice" value.
3772  */
3773 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
3774 {
3775         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3776         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
3777
3778         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
3779                 return total;
3780
3781         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
3782 }
3783
3784 static unsigned long power_of(int cpu)
3785 {
3786         return cpu_rq(cpu)->cpu_power;
3787 }
3788
3789 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
3790 {
3791         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3792         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->nr_running);
3793         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
3794
3795         if (nr_running)
3796                 return load_avg / nr_running;
3797
3798         return 0;
3799 }
3800
3801 static void record_wakee(struct task_struct *p)
3802 {
3803         /*
3804          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
3805          * about the boundary, really active task won't care
3806          * about the loss.
3807          */
3808         if (jiffies > current->wakee_flip_decay_ts + HZ) {
3809                 current->wakee_flips = 0;
3810                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
3811         }
3812
3813         if (current->last_wakee != p) {
3814                 current->last_wakee = p;
3815                 current->wakee_flips++;
3816         }
3817 }
3818
3819 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
3820 {
3821         struct sched_entity *se = &p->se;
3822         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3823         u64 min_vruntime;
3824
3825 #ifndef CONFIG_64BIT
3826         u64 min_vruntime_copy;
3827
3828         do {
3829                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
3830                 smp_rmb();
3831                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3832         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
3833 #else
3834         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3835 #endif
3836
3837         se->vruntime -= min_vruntime;
3838         record_wakee(p);
3839 }
3840
3841 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3842 /*
3843  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
3844  *
3845  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
3846  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
3847  * can calculate the shift in shares.
3848  *
3849  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
3850  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
3851  * total group weight.
3852  *
3853  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
3854  * distribution (s_i) using:
3855  *
3856  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
3857  *
3858  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
3859  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
3860  * shares distribution (s_i):
3861  *
3862  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
3863  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
3864  *
3865  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
3866  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
3867  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
3868  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
3869  *
3870  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
3871  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
3872  *
3873  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
3874  *
3875  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
3876  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
3877  * weight and shares distributions like:
3878  *
3879  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
3880  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
3881  *
3882  * We can then compute the difference in effective weight by using:
3883  *
3884  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
3885  *
3886  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
3887  *
3888  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
3889  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
3890  * 4/7) times the weight of the group.
3891  */
3892 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
3893 {
3894         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
3895
3896         if (!tg->parent || !wl) /* the trivial, non-cgroup case */
3897                 return wl;
3898
3899         for_each_sched_entity(se) {
3900                 long w, W;
3901
3902                 tg = se->my_q->tg;
3903
3904                 /*
3905                  * W = @wg + \Sum rw_j
3906                  */
3907                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
3908
3909                 /*
3910                  * w = rw_i + @wl
3911                  */
3912                 w = se->my_q->load.weight + wl;
3913
3914                 /*
3915                  * wl = S * s'_i; see (2)
3916                  */
3917                 if (W > 0 && w < W)
3918                         wl = (w * tg->shares) / W;
3919                 else
3920                         wl = tg->shares;
3921
3922                 /*
3923                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
3924                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
3925                  * calc_cfs_shares().
3926                  */
3927                 if (wl < MIN_SHARES)
3928                         wl = MIN_SHARES;
3929
3930                 /*
3931                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
3932                  */
3933                 wl -= se->load.weight;
3934
3935                 /*
3936                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
3937                  * the final effective load change on the root group. Since
3938                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
3939                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
3940                  * resulting from this level per the above.
3941                  */
3942                 wg = 0;
3943         }
3944
3945         return wl;
3946 }
3947 #else
3948
3949 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
3950 {
3951         return wl;
3952 }
3953
3954 #endif
3955
3956 static int wake_wide(struct task_struct *p)
3957 {
3958         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
3959
3960         /*
3961          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
3962          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
3963          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
3964          */
3965         if (p->wakee_flips > factor) {
3966                 /*
3967                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
3968                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
3969                  * it alone.
3970                  */
3971                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
3972                         return 1;
3973         }
3974
3975         return 0;
3976 }
3977
3978 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
3979 {
3980         s64 this_load, load;
3981         int idx, this_cpu, prev_cpu;
3982         unsigned long tl_per_task;
3983         struct task_group *tg;
3984         unsigned long weight;
3985         int balanced;
3986
3987         /*
3988          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
3989          * ourselves around too much.
3990          */
3991         if (wake_wide(p))
3992                 return 0;
3993
3994         idx       = sd->wake_idx;
3995         this_cpu  = smp_processor_id();
3996         prev_cpu  = task_cpu(p);
3997         load      = source_load(prev_cpu, idx);
3998         this_load = target_load(this_cpu, idx);
3999
4000         /*
4001          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4002          * effect of the currently running task from the load
4003          * of the current CPU:
4004          */
4005         if (sync) {
4006                 tg = task_group(current);
4007                 weight = current->se.load.weight;
4008
4009                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4010                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4011         }
4012
4013         tg = task_group(p);
4014         weight = p->se.load.weight;
4015
4016         /*
4017          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4018          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4019          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4020          * about that, so that's good too.
4021          *
4022          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4023          * task to be woken on this_cpu.
4024          */
4025         if (this_load > 0) {
4026                 s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4027
4028                 this_eff_load = 100;
4029                 this_eff_load *= power_of(prev_cpu);
4030                 this_eff_load *= this_load +
4031                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4032
4033                 prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4034                 prev_eff_load *= power_of(this_cpu);
4035                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4036
4037                 balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4038         } else
4039                 balanced = true;
4040
4041         /*
4042          * If the currently running task will sleep within
4043          * a reasonable amount of time then attract this newly
4044          * woken task:
4045          */
4046         if (sync && balanced)
4047                 return 1;
4048
4049         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4050         tl_per_task = cpu_avg_load_per_task(this_cpu);
4051
4052         if (balanced ||
4053             (this_load <= load &&
4054              this_load + target_load(prev_cpu, idx) <= tl_per_task)) {
4055                 /*
4056                  * This domain has SD_WAKE_AFFINE and
4057                  * p is cache cold in this domain, and
4058                  * there is no bad imbalance.
4059                  */
4060                 schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4061                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4062
4063                 return 1;
4064         }
4065         return 0;
4066 }
4067
4068 /*
4069  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4070  * domain.
4071  */
4072 static struct sched_group *
4073 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4074                   int this_cpu, int load_idx)
4075 {
4076         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4077         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4078         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4079
4080         do {
4081                 unsigned long load, avg_load;
4082                 int local_group;
4083                 int i;
4084
4085                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4086                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4087                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4088                         continue;
4089
4090                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4091                                                sched_group_cpus(group));
4092
4093                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4094                 avg_load = 0;
4095
4096                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4097                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4098                         if (local_group)
4099                                 load = source_load(i, load_idx);
4100                         else
4101                                 load = target_load(i, load_idx);
4102
4103                         avg_load += load;
4104                 }
4105
4106                 /* Adjust by relative CPU power of the group */
4107                 avg_load = (avg_load * SCHED_POWER_SCALE) / group->sgp->power;
4108
4109                 if (local_group) {
4110                         this_load = avg_load;
4111                 } else if (avg_load < min_load) {
4112                         min_load = avg_load;
4113                         idlest = group;
4114                 }
4115         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4116
4117         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4118                 return NULL;
4119         return idlest;
4120 }
4121
4122 /*
4123  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4124  */
4125 static int
4126 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4127 {
4128         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4129         int idlest = -1;
4130         int i;
4131
4132         /* Traverse only the allowed CPUs */
4133         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4134                 load = weighted_cpuload(i);
4135
4136                 if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4137                         min_load = load;
4138                         idlest = i;
4139                 }
4140         }
4141
4142         return idlest;
4143 }
4144
4145 /*
4146  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4147  */
4148 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4149 {
4150         struct sched_domain *sd;
4151         struct sched_group *sg;
4152         int i = task_cpu(p);
4153
4154         if (idle_cpu(target))
4155                 return target;
4156
4157         /*
4158          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4159          */
4160         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4161                 return i;
4162
4163         /*
4164          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4165          */
4166         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4167         for_each_lower_domain(sd) {
4168                 sg = sd->groups;
4169                 do {
4170                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4171                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4172                                 goto next;
4173
4174                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4175                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4176                                         goto next;
4177                         }
4178
4179                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4180                                         tsk_cpus_allowed(p));
4181                         goto done;
4182 next:
4183                         sg = sg->next;
4184                 } while (sg != sd->groups);
4185         }
4186 done:
4187         return target;
4188 }
4189
4190 /*
4191  * sched_balance_self: balance the current task (running on cpu) in domains
4192  * that have the 'flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_FORK and
4193  * SD_BALANCE_EXEC.
4194  *
4195  * Balance, ie. select the least loaded group.
4196  *
4197  * Returns the target CPU number, or the same CPU if no balancing is needed.
4198  *
4199  * preempt must be disabled.
4200  */
4201 static int
4202 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4203 {
4204         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4205         int cpu = smp_processor_id();
4206         int new_cpu = cpu;
4207         int want_affine = 0;
4208         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4209
4210         if (p->nr_cpus_allowed == 1)
4211                 return prev_cpu;
4212
4213         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4214                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
4215                         want_affine = 1;
4216                 new_cpu = prev_cpu;
4217         }
4218
4219         rcu_read_lock();
4220         for_each_domain(cpu, tmp) {
4221                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4222                         continue;
4223
4224                 /*
4225                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4226                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4227                  */
4228                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4229                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4230                         affine_sd = tmp;
4231                         break;
4232                 }
4233
4234                 if (tmp->flags & sd_flag)
4235                         sd = tmp;
4236         }
4237
4238         if (affine_sd) {
4239                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4240                         prev_cpu = cpu;
4241
4242                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
4243                 goto unlock;
4244         }
4245
4246         while (sd) {
4247                 int load_idx = sd->forkexec_idx;
4248                 struct sched_group *group;
4249                 int weight;
4250
4251                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4252                         sd = sd->child;
4253                         continue;
4254                 }
4255
4256                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4257                         load_idx = sd->wake_idx;
4258
4259                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, load_idx);
4260                 if (!group) {
4261                         sd = sd->child;
4262                         continue;
4263                 }
4264
4265                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4266                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4267                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4268                         sd = sd->child;
4269                         continue;
4270                 }
4271
4272                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4273                 cpu = new_cpu;
4274                 weight = sd->span_weight;
4275                 sd = NULL;
4276                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4277                         if (weight <= tmp->span_weight)
4278                                 break;
4279                         if (tmp->flags & sd_flag)
4280                                 sd = tmp;
4281                 }
4282                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4283         }
4284 unlock:
4285         rcu_read_unlock();
4286
4287         return new_cpu;
4288 }
4289
4290 /*
4291  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4292  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4293  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4294  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4295  */
4296 static void
4297 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4298 {
4299         struct sched_entity *se = &p->se;
4300         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4301
4302         /*
4303          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
4304          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
4305          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
4306          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
4307          */
4308         if (se->avg.decay_count) {
4309                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
4310                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
4311                                                 &cfs_rq->removed_load);
4312         }
4313 }
4314 #endif /* CONFIG_SMP */
4315
4316 static unsigned long
4317 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4318 {
4319         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
4320
4321         /*
4322          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
4323          * to virtual-time in his units.
4324          *
4325          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
4326          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
4327          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
4328          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
4329          * be smaller, again penalizing the lighter task.
4330          *
4331          * This is especially important for buddies when the leftmost
4332          * task is higher priority than the buddy.
4333          */
4334         return calc_delta_fair(gran, se);
4335 }
4336
4337 /*
4338  * Should 'se' preempt 'curr'.
4339  *
4340  *             |s1
4341  *        |s2
4342  *   |s3
4343  *         g
4344  *      |<--->|c
4345  *
4346  *  w(c, s1) = -1
4347  *  w(c, s2) =  0
4348  *  w(c, s3) =  1
4349  *
4350  */
4351 static int
4352 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4353 {
4354         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
4355
4356         if (vdiff <= 0)
4357                 return -1;
4358
4359         gran = wakeup_gran(curr, se);
4360         if (vdiff > gran)
4361                 return 1;
4362
4363         return 0;
4364 }
4365
4366 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
4367 {
4368         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4369                 return;
4370
4371         for_each_sched_entity(se)
4372                 cfs_rq_of(se)->last = se;
4373 }
4374
4375 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
4376 {
4377         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4378                 return;
4379
4380         for_each_sched_entity(se)
4381                 cfs_rq_of(se)->next = se;
4382 }
4383
4384 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
4385 {
4386         for_each_sched_entity(se)
4387                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
4388 }
4389
4390 /*
4391  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4392  */
4393 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
4394 {
4395         struct task_struct *curr = rq->curr;
4396         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
4397         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4398         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
4399         int next_buddy_marked = 0;
4400
4401         if (unlikely(se == pse))
4402                 return;
4403
4404         /*
4405          * This is possible from callers such as move_task(), in which we
4406          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
4407          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
4408          * next-buddy nomination below.
4409          */
4410         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
4411                 return;
4412
4413         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
4414                 set_next_buddy(pse);
4415                 next_buddy_marked = 1;
4416         }
4417
4418         /*
4419          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
4420          * wake up path.
4421          *
4422          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
4423          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
4424          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
4425          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
4426          * below.
4427          */
4428         if (test_tsk_need_resched(curr))
4429                 return;
4430
4431         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
4432         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
4433             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
4434                 goto preempt;
4435
4436         /*
4437          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
4438          * is driven by the tick):
4439          */
4440         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
4441                 return;
4442
4443         find_matching_se(&se, &pse);
4444         update_curr(cfs_rq_of(se));
4445         BUG_ON(!pse);
4446         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
4447                 /*
4448                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
4449                  * triggering this preemption.
4450                  */
4451                 if (!next_buddy_marked)
4452                         set_next_buddy(pse);
4453                 goto preempt;
4454         }
4455
4456         return;
4457
4458 preempt:
4459         resched_task(curr);
4460         /*
4461          * Only set the backward buddy when the current task is still
4462          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
4463          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
4464          * point, either of which can * drop the rq lock.
4465          *
4466          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
4467          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
4468          */
4469         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
4470                 return;
4471
4472         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
4473                 set_last_buddy(se);
4474 }
4475
4476 static struct task_struct *pick_next_task_fair(struct rq *rq)
4477 {
4478         struct task_struct *p;
4479         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
4480         struct sched_entity *se;
4481
4482         if (!cfs_rq->nr_running)
4483                 return NULL;
4484
4485         do {
4486                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
4487                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4488                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4489         } while (cfs_rq);
4490
4491         p = task_of(se);
4492         if (hrtick_enabled(rq))
4493                 hrtick_start_fair(rq, p);
4494
4495         return p;
4496 }
4497
4498 /*
4499  * Account for a descheduled task:
4500  */
4501 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4502 {
4503         struct sched_entity *se = &prev->se;
4504         struct cfs_rq *cfs_rq;
4505
4506         for_each_sched_entity(se) {
4507                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4508                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
4509         }
4510 }
4511
4512 /*
4513  * sched_yield() is very simple
4514  *
4515  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
4516  */
4517 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
4518 {
4519         struct task_struct *curr = rq->curr;
4520         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4521         struct sched_entity *se = &curr->se;
4522
4523         /*
4524          * Are we the only task in the tree?
4525          */
4526         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
4527                 return;
4528
4529         clear_buddies(cfs_rq, se);
4530
4531         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
4532                 update_rq_clock(rq);
4533                 /*
4534                  * Update run-time statistics of the 'current'.
4535                  */
4536                 update_curr(cfs_rq);
4537                 /*
4538                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
4539                  * so we don't do microscopic update in schedule()
4540                  * and double the fastpath cost.
4541                  */
4542                  rq->skip_clock_update = 1;
4543         }
4544
4545         set_skip_buddy(se);
4546 }
4547
4548 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
4549 {
4550         struct sched_entity *se = &p->se;
4551
4552         /* throttled hierarchies are not runnable */
4553         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
4554                 return false;
4555
4556         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
4557         set_next_buddy(se);
4558
4559         yield_task_fair(rq);
4560
4561         return true;
4562 }
4563
4564 #ifdef CONFIG_SMP
4565 /**************************************************
4566  * Fair scheduling class load-balancing methods.
4567  *
4568  * BASICS
4569  *
4570  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
4571  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
4572  * time to each task. This is expressed in the following equation:
4573  *
4574  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
4575  *
4576  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
4577  * W_i,0 is defined as:
4578  *
4579  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
4580  *
4581  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
4582  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
4583  *
4584  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
4585  * weight:
4586  *
4587  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
4588  *
4589  * P_i is the cpu power (or compute capacity) of cpu i, typically it is the
4590  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
4591  * can also include other factors [XXX].
4592  *
4593  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
4594  * directly from (1):
4595  *
4596  *   imb_i,j = max{ avg(W/P), W_i/P_i } - min{ avg(W/P), W_j/P_j }    (4)
4597  *
4598  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
4599  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
4600  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
4601  *
4602  * [XXX expand on:
4603  *     - infeasible weights;
4604  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
4605  *
4606  *
4607  * SCHED DOMAINS
4608  *
4609  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
4610  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
4611  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
4612  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
4613  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
4614  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
4615  * the groups.
4616  *
4617  * This yields:
4618  *
4619  *     log_2 n     1     n
4620  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
4621  *     i = 0      2^i   2^i
4622  *                               `- size of each group
4623  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
4624  *         |         `- freq
4625  *         `- sum over all levels
4626  *
4627  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
4628  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
4629  *
4630  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
4631  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
4632  *
4633  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
4634  *
4635  *             log_2 n     
4636  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
4637  *             k = 0
4638  *
4639  * And you'll find that:
4640  *
4641  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
4642  *
4643  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
4644  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
4645  * of:
4646  *
4647  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
4648  *
4649  *
4650  * WORK CONSERVING
4651  *
4652  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
4653  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
4654  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
4655  *
4656  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
4657  * time.
4658  *
4659  * [XXX more?]
4660  *
4661  *
4662  * CGROUPS
4663  *
4664  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
4665  *
4666  *                                s_k,i
4667  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
4668  *                                 S_k
4669  *
4670  * Where
4671  *
4672  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
4673  *
4674  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
4675  *
4676  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
4677  * property.
4678  *
4679  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
4680  *      rewrite all of this once again.]
4681  */ 
4682
4683 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
4684
4685 enum fbq_type { regular, remote, all };
4686
4687 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
4688 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
4689 #define LBF_DST_PINNED  0x04
4690 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
4691
4692 struct lb_env {
4693         struct sched_domain     *sd;
4694
4695         struct rq               *src_rq;
4696         int                     src_cpu;
4697
4698         int                     dst_cpu;
4699         struct rq               *dst_rq;
4700
4701         struct cpumask          *dst_grpmask;
4702         int                     new_dst_cpu;
4703         enum cpu_idle_type      idle;
4704         long                    imbalance;
4705         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
4706         struct cpumask          *cpus;
4707
4708         unsigned int            flags;
4709
4710         unsigned int            loop;
4711         unsigned int            loop_break;
4712         unsigned int            loop_max;
4713
4714         enum fbq_type           fbq_type;
4715 };
4716
4717 /*
4718  * move_task - move a task from one runqueue to another runqueue.
4719  * Both runqueues must be locked.
4720  */
4721 static void move_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4722 {
4723         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
4724         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
4725         activate_task(env->dst_rq, p, 0);
4726         check_preempt_curr(env->dst_rq, p, 0);
4727 }
4728
4729 /*
4730  * Is this task likely cache-hot:
4731  */
4732 static int
4733 task_hot(struct task_struct *p, u64 now, struct sched_domain *sd)
4734 {
4735         s64 delta;
4736
4737         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
4738                 return 0;
4739
4740         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
4741                 return 0;
4742
4743         /*
4744          * Buddy candidates are cache hot:
4745          */
4746         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && this_rq()->nr_running &&
4747                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
4748                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
4749                 return 1;
4750
4751         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
4752                 return 1;
4753         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
4754                 return 0;
4755
4756         delta = now - p->se.exec_start;
4757
4758         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
4759 }
4760
4761 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4762 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
4763 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4764 {
4765         int src_nid, dst_nid;
4766
4767         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults ||
4768             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
4769                 return false;
4770         }
4771
4772         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4773         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4774
4775         if (src_nid == dst_nid)
4776                 return false;
4777
4778         /* Always encourage migration to the preferred node. */
4779         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
4780                 return true;
4781
4782         /* If both task and group weight improve, this move is a winner. */
4783         if (task_weight(p, dst_nid) > task_weight(p, src_nid) &&
4784             group_weight(p, dst_nid) > group_weight(p, src_nid))
4785                 return true;
4786
4787         return false;
4788 }
4789
4790
4791 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4792 {
4793         int src_nid, dst_nid;
4794
4795         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
4796                 return false;
4797
4798         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
4799                 return false;
4800
4801         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4802         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4803
4804         if (src_nid == dst_nid)
4805                 return false;
4806
4807         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
4808         if (src_nid == p->numa_preferred_nid)
4809                 return true;
4810
4811         /* If either task or group weight get worse, don't do it. */
4812         if (task_weight(p, dst_nid) < task_weight(p, src_nid) ||
4813             group_weight(p, dst_nid) < group_weight(p, src_nid))
4814                 return true;
4815
4816         return false;
4817 }
4818
4819 #else
4820 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
4821                                              struct lb_env *env)
4822 {
4823         return false;
4824 }
4825
4826 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
4827                                              struct lb_env *env)
4828 {
4829         return false;
4830 }
4831 #endif
4832
4833 /*
4834  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
4835  */
4836 static
4837 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4838 {
4839         int tsk_cache_hot = 0;
4840         /*
4841          * We do not migrate tasks that are:
4842          * 1) throttled_lb_pair, or
4843          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
4844          * 3) running (obviously), or
4845          * 4) are cache-hot on their current CPU.
4846          */
4847         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
4848                 return 0;
4849
4850         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
4851                 int cpu;
4852
4853                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
4854
4855                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
4856
4857                 /*
4858                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
4859                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
4860                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
4861                  *
4862                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
4863                  * one in current iteration.
4864                  */
4865                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
4866                         return 0;
4867
4868                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
4869                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
4870                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
4871                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
4872                                 env->new_dst_cpu = cpu;
4873                                 break;
4874                         }
4875                 }
4876
4877                 return 0;
4878         }
4879
4880         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
4881         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
4882
4883         if (task_running(env->src_rq, p)) {
4884                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
4885                 return 0;
4886         }
4887
4888         /*
4889          * Aggressive migration if:
4890          * 1) destination numa is preferred
4891          * 2) task is cache cold, or
4892          * 3) too many balance attempts have failed.
4893          */
4894         tsk_cache_hot = task_hot(p, rq_clock_task(env->src_rq), env->sd);
4895         if (!tsk_cache_hot)
4896                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
4897
4898         if (migrate_improves_locality(p, env)) {
4899 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4900                 if (tsk_cache_hot) {
4901                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
4902                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
4903                 }
4904 #endif
4905                 return 1;
4906         }
4907
4908         if (!tsk_cache_hot ||
4909                 env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
4910
4911                 if (tsk_cache_hot) {
4912                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
4913                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
4914                 }
4915
4916                 return 1;
4917         }
4918
4919         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
4920         return 0;
4921 }
4922
4923 /*
4924  * move_one_task tries to move exactly one task from busiest to this_rq, as
4925  * part of active balancing operations within "domain".
4926  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
4927  *
4928  * Called with both runqueues locked.
4929  */
4930 static int move_one_task(struct lb_env *env)
4931 {
4932         struct task_struct *p, *n;
4933
4934         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
4935                 if (!can_migrate_task(p, env))
4936                         continue;
4937
4938                 move_task(p, env);
4939                 /*
4940                  * Right now, this is only the second place move_task()
4941                  * is called, so we can safely collect move_task()
4942                  * stats here rather than inside move_task().
4943                  */
4944                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
4945                 return 1;
4946         }
4947         return 0;
4948 }
4949
4950 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
4951
4952 /*
4953  * move_tasks tries to move up to imbalance weighted load from busiest to
4954  * this_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
4955  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
4956  *
4957  * Called with both runqueues locked.
4958  */
4959 static int move_tasks(struct lb_env *env)
4960 {
4961         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
4962         struct task_struct *p;
4963         unsigned long load;
4964         int pulled = 0;
4965
4966         if (env->imbalance <= 0)
4967                 return 0;
4968
4969         while (!list_empty(tasks)) {
4970                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
4971
4972                 env->loop++;
4973                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
4974                 if (env->loop > env->loop_max)
4975                         break;
4976
4977                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
4978                 if (env->loop > env->loop_break) {
4979                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
4980                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
4981                         break;
4982                 }
4983
4984                 if (!can_migrate_task(p, env))
4985                         goto next;
4986
4987                 load = task_h_load(p);
4988
4989                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
4990                         goto next;
4991
4992                 if ((load / 2) > env->imbalance)
4993                         goto next;
4994
4995                 move_task(p, env);
4996                 pulled++;
4997                 env->imbalance -= load;
4998
4999 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5000                 /*
5001                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5002                  * kernels will stop after the first task is pulled to minimize
5003                  * the critical section.
5004                  */
5005                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5006                         break;
5007 #endif
5008
5009                 /*
5010                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5011                  * weighted load.
5012                  */
5013                 if (env->imbalance <= 0)
5014                         break;
5015
5016                 continue;
5017 next:
5018                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5019         }
5020
5021         /*
5022          * Right now, this is one of only two places move_task() is called,
5023          * so we can safely collect move_task() stats here rather than
5024          * inside move_task().
5025          */
5026         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], pulled);
5027
5028         return pulled;
5029 }
5030
5031 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5032 /*
5033  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
5034  */
5035 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
5036 {
5037         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5038         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5039
5040         /* throttled entities do not contribute to load */
5041         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5042                 return;
5043
5044         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
5045
5046         if (se) {
5047                 update_entity_load_avg(se, 1);
5048                 /*
5049                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
5050                  * list removal.  This generally implies that all our children
5051                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
5052                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
5053                  * at enqueue.
5054                  *
5055                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
5056                  */
5057                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
5058                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5059         } else {
5060                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5061                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
5062         }
5063 }
5064
5065 static void update_blocked_averages(int cpu)
5066 {
5067         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5068         struct cfs_rq *cfs_rq;
5069         unsigned long flags;
5070
5071         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5072         update_rq_clock(rq);
5073         /*
5074          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5075          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5076          */
5077         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5078                 /*
5079                  * Note: We may want to consider periodically releasing
5080                  * rq->lock about these updates so that creating many task
5081                  * groups does not result in continually extending hold time.
5082                  */
5083                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
5084         }
5085
5086         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5087 }
5088
5089 /*
5090  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5091  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5092  * group is a fraction of its parents load.
5093  */
5094 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5095 {
5096         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5097         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5098         unsigned long now = jiffies;
5099         unsigned long load;
5100
5101         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5102                 return;
5103
5104         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5105         for_each_sched_entity(se) {
5106                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5107                 cfs_rq->h_load_next = se;
5108                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5109                         break;
5110         }
5111
5112         if (!se) {
5113                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
5114                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5115         }
5116
5117         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5118                 load = cfs_rq->h_load;
5119                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
5120                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5121                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5122                 cfs_rq->h_load = load;
5123                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5124         }
5125 }
5126
5127 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5128 {
5129         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5130
5131         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5132         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
5133                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5134 }
5135 #else
5136 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5137 {
5138 }
5139
5140 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5141 {
5142         return p->se.avg.load_avg_contrib;
5143 }
5144 #endif
5145
5146 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5147 /*
5148  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5149  */
5150 struct sg_lb_stats {
5151         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5152         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5153         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5154         unsigned long load_per_task;
5155         unsigned long group_power;
5156         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5157         unsigned int group_capacity;
5158         unsigned int idle_cpus;
5159         unsigned int group_weight;
5160         int group_imb; /* Is there an imbalance in the group ? */
5161         int group_has_capacity; /* Is there extra capacity in the group? */
5162 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5163         unsigned int nr_numa_running;
5164         unsigned int nr_preferred_running;
5165 #endif
5166 };
5167
5168 /*
5169  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5170  *               during load balancing.
5171  */
5172 struct sd_lb_stats {
5173         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5174         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5175         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5176         unsigned long total_pwr;        /* Total power of all groups in sd */
5177         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5178
5179         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5180         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5181 };
5182
5183 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
5184 {
5185         /*
5186          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
5187          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
5188          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
5189          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
5190          */
5191         *sds = (struct sd_lb_stats){
5192                 .busiest = NULL,
5193                 .local = NULL,
5194                 .total_load = 0UL,
5195                 .total_pwr = 0UL,
5196                 .busiest_stat = {
5197                         .avg_load = 0UL,
5198                 },
5199         };
5200 }
5201
5202 /**
5203  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
5204  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
5205  * @idle: The Idle status of the CPU for whose sd load_icx is obtained.
5206  *
5207  * Return: The load index.
5208  */
5209 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
5210                                         enum cpu_idle_type idle)
5211 {
5212         int load_idx;
5213
5214         switch (idle) {
5215         case CPU_NOT_IDLE:
5216                 load_idx = sd->busy_idx;
5217                 break;
5218
5219         case CPU_NEWLY_IDLE:
5220                 load_idx = sd->newidle_idx;
5221                 break;
5222         default:
5223                 load_idx = sd->idle_idx;
5224                 break;
5225         }
5226
5227         return load_idx;
5228 }
5229
5230 static unsigned long default_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5231 {
5232         return SCHED_POWER_SCALE;
5233 }
5234
5235 unsigned long __weak arch_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5236 {
5237         return default_scale_freq_power(sd, cpu);
5238 }
5239
5240 static unsigned long default_scale_smt_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5241 {
5242         unsigned long weight = sd->span_weight;
5243         unsigned long smt_gain = sd->smt_gain;
5244
5245         smt_gain /= weight;
5246
5247         return smt_gain;
5248 }
5249
5250 unsigned long __weak arch_scale_smt_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5251 {
5252         return default_scale_smt_power(sd, cpu);
5253 }
5254
5255 static unsigned long scale_rt_power(int cpu)
5256 {
5257         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5258         u64 total, available, age_stamp, avg;
5259
5260         /*
5261          * Since we're reading these variables without serialization make sure
5262          * we read them once before doing sanity checks on them.
5263          */
5264         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
5265         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
5266
5267         total = sched_avg_period() + (rq_clock(rq) - age_stamp);
5268
5269         if (unlikely(total < avg)) {
5270                 /* Ensures that power won't end up being negative */
5271                 available = 0;
5272         } else {
5273                 available = total - avg;
5274         }
5275
5276         if (unlikely((s64)total < SCHED_POWER_SCALE))
5277                 total = SCHED_POWER_SCALE;
5278
5279         total >>= SCHED_POWER_SHIFT;
5280
5281         return div_u64(available, total);
5282 }
5283
5284 static void update_cpu_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5285 {
5286         unsigned long weight = sd->span_weight;
5287         unsigned long power = SCHED_POWER_SCALE;
5288         struct sched_group *sdg = sd->groups;
5289
5290         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUPOWER) && weight > 1) {
5291                 if (sched_feat(ARCH_POWER))
5292                         power *= arch_scale_smt_power(sd, cpu);
5293                 else
5294                         power *= default_scale_smt_power(sd, cpu);
5295
5296                 power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
5297         }
5298
5299         sdg->sgp->power_orig = power;
5300
5301         if (sched_feat(ARCH_POWER))
5302                 power *= arch_scale_freq_power(sd, cpu);
5303         else
5304                 power *= default_scale_freq_power(sd, cpu);
5305
5306         power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
5307
5308         power *= scale_rt_power(cpu);
5309         power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
5310
5311         if (!power)
5312                 power = 1;
5313
5314         cpu_rq(cpu)->cpu_power = power;
5315         sdg->sgp->power = power;
5316 }
5317
5318 void update_group_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5319 {
5320         struct sched_domain *child = sd->child;
5321         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
5322         unsigned long power, power_orig;
5323         unsigned long interval;
5324
5325         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
5326         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
5327         sdg->sgp->next_update = jiffies + interval;
5328
5329         if (!child) {
5330                 update_cpu_power(sd, cpu);
5331                 return;
5332         }
5333
5334         power_orig = power = 0;
5335
5336         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
5337                 /*
5338                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
5339                  * span the current group.
5340                  */
5341
5342                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
5343                         struct sched_group *sg = cpu_rq(cpu)->sd->groups;
5344
5345                         power_orig += sg->sgp->power_orig;
5346                         power += sg->sgp->power;
5347                 }
5348         } else  {
5349                 /*
5350                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
5351                  * span the current group.
5352                  */ 
5353
5354                 group = child->groups;
5355                 do {
5356                         power_orig += group->sgp->power_orig;
5357                         power += group->sgp->power;
5358                         group = group->next;
5359                 } while (group != child->groups);
5360         }
5361
5362         sdg->sgp->power_orig = power_orig;
5363         sdg->sgp->power = power;
5364 }
5365
5366 /*
5367  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
5368  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
5369  * which on its own isn't powerful enough.
5370  *
5371  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
5372  */
5373 static inline int
5374 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
5375 {
5376         /*
5377          * Only siblings can have significantly less than SCHED_POWER_SCALE
5378          */
5379         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUPOWER))
5380                 return 0;
5381
5382         /*
5383          * If ~90% of the cpu_power is still there, we're good.
5384          */
5385         if (group->sgp->power * 32 > group->sgp->power_orig * 29)
5386                 return 1;
5387
5388         return 0;
5389 }
5390
5391 /*
5392  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
5393  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
5394  *
5395  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
5396  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
5397  * Something like:
5398  *
5399  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
5400  *              *     * * *
5401  *
5402  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
5403  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
5404  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
5405  *
5406  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
5407  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
5408  * moving tasks due to affinity constraints.
5409  *
5410  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
5411  * update_sd_pick_busiest(). And calculcate_imbalance() and
5412  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
5413  * to create an effective group imbalance.
5414  *
5415  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
5416  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
5417  * subtle and fragile situation.
5418  */
5419
5420 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
5421 {
5422         return group->sgp->imbalance;
5423 }
5424
5425 /*
5426  * Compute the group capacity.
5427  *
5428  * Avoid the issue where N*frac(smt_power) >= 1 creates 'phantom' cores by
5429  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
5430  * and limit power unit capacity with that.
5431  */
5432 static inline int sg_capacity(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
5433 {
5434         unsigned int capacity, smt, cpus;
5435         unsigned int power, power_orig;
5436
5437         power = group->sgp->power;
5438         power_orig = group->sgp->power_orig;
5439         cpus = group->group_weight;
5440
5441         /* smt := ceil(cpus / power), assumes: 1 < smt_power < 2 */
5442         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_POWER_SCALE * cpus, power_orig);
5443         capacity = cpus / smt; /* cores */
5444
5445         capacity = min_t(unsigned, capacity, DIV_ROUND_CLOSEST(power, SCHED_POWER_SCALE));
5446         if (!capacity)
5447                 capacity = fix_small_capacity(env->sd, group);
5448
5449         return capacity;
5450 }
5451
5452 /**
5453  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
5454  * @env: The load balancing environment.
5455  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
5456  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
5457  * @local_group: Does group contain this_cpu.
5458  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
5459  */
5460 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
5461                         struct sched_group *group, int load_idx,
5462                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs)
5463 {
5464         unsigned long nr_running;
5465         unsigned long load;
5466         int i;
5467
5468         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
5469
5470         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5471                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
5472
5473                 nr_running = rq->nr_running;
5474
5475                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5476                 if (local_group)
5477                         load = target_load(i, load_idx);
5478                 else
5479                         load = source_load(i, load_idx);
5480
5481                 sgs->group_load += load;
5482                 sgs->sum_nr_running += nr_running;
5483 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5484                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
5485                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
5486 #endif
5487                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
5488                 if (idle_cpu(i))
5489                         sgs->idle_cpus++;
5490         }
5491
5492         /* Adjust by relative CPU power of the group */
5493         sgs->group_power = group->sgp->power;
5494         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_POWER_SCALE) / sgs->group_power;
5495
5496         if (sgs->sum_nr_running)
5497                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
5498
5499         sgs->group_weight = group->group_weight;
5500
5501         sgs->group_imb = sg_imbalanced(group);
5502         sgs->group_capacity = sg_capacity(env, group);
5503
5504         if (sgs->group_capacity > sgs->sum_nr_running)
5505                 sgs->group_has_capacity = 1;
5506 }
5507
5508 /**
5509  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
5510  * @env: The load balancing environment.
5511  * @sds: sched_domain statistics
5512  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
5513  * @sgs: sched_group statistics
5514  *
5515  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
5516  * busiest group.
5517  *
5518  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
5519  * busiest group. %false otherwise.
5520  */
5521 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
5522                                    struct sd_lb_stats *sds,
5523                                    struct sched_group *sg,
5524                                    struct sg_lb_stats *sgs)
5525 {
5526         if (sgs->avg_load <= sds->busiest_stat.avg_load)
5527                 return false;
5528
5529         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity)
5530                 return true;
5531
5532         if (sgs->group_imb)
5533                 return true;
5534
5535         /*
5536          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
5537          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
5538          * higher than ourself as busy.
5539          */
5540         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && sgs->sum_nr_running &&
5541             env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
5542                 if (!sds->busiest)
5543                         return true;
5544
5545                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
5546                         return true;
5547         }
5548
5549         return false;
5550 }
5551
5552 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5553 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
5554 {
5555         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
5556                 return regular;
5557         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
5558                 return remote;
5559         return all;
5560 }
5561
5562 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
5563 {
5564         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
5565                 return regular;
5566         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
5567                 return remote;
5568         return all;
5569 }
5570 #else
5571 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
5572 {
5573         return all;
5574 }
5575
5576 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
5577 {
5578         return regular;
5579 }
5580 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
5581
5582 /**
5583  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
5584  * @env: The load balancing environment.
5585  * @balance: Should we balance.
5586  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
5587  */
5588 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5589 {
5590         struct sched_domain *child = env->sd->child;
5591         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
5592         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
5593         int load_idx, prefer_sibling = 0;
5594
5595         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
5596                 prefer_sibling = 1;
5597
5598         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
5599
5600         do {
5601                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
5602                 int local_group;
5603
5604                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
5605                 if (local_group) {
5606                         sds->local = sg;
5607                         sgs = &sds->local_stat;
5608
5609                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
5610                             time_after_eq(jiffies, sg->sgp->next_update))
5611                                 update_group_power(env->sd, env->dst_cpu);
5612                 }
5613
5614                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs);
5615
5616                 if (local_group)
5617                         goto next_group;
5618
5619                 /*
5620                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
5621                  * first, lower the sg capacity to one so that we'll try
5622                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
5623                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
5624                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity. The
5625                  * extra check prevents the case where you always pull from the
5626                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
5627                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
5628                  */
5629                 if (prefer_sibling && sds->local &&
5630                     sds->local_stat.group_has_capacity)
5631                         sgs->group_capacity = min(sgs->group_capacity, 1U);
5632
5633                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
5634                         sds->busiest = sg;
5635                         sds->busiest_stat = *sgs;
5636                 }
5637
5638 next_group:
5639                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
5640                 sds->total_load += sgs->group_load;
5641                 sds->total_pwr += sgs->group_power;
5642
5643                 sg = sg->next;
5644         } while (sg != env->sd->groups);
5645
5646         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
5647                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
5648 }
5649
5650 /**
5651  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
5652  *                      sched doman.
5653  *
5654  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
5655  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
5656  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
5657  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
5658  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
5659  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
5660  *
5661  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
5662  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
5663  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
5664  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
5665  * number.
5666  *
5667  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
5668  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
5669  *
5670  * @env: The load balancing environment.
5671  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
5672  */
5673 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5674 {
5675         int busiest_cpu;
5676
5677         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
5678                 return 0;
5679
5680         if (!sds->busiest)
5681                 return 0;
5682
5683         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
5684         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
5685                 return 0;
5686
5687         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
5688                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_power,
5689                 SCHED_POWER_SCALE);
5690
5691         return 1;
5692 }
5693
5694 /**
5695  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
5696  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
5697  *                      load balancing.
5698  * @env: The load balancing environment.
5699  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
5700  */
5701 static inline
5702 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5703 {
5704         unsigned long tmp, pwr_now = 0, pwr_move = 0;
5705         unsigned int imbn = 2;
5706         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
5707         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5708
5709         local = &sds->local_stat;
5710         busiest = &sds->busiest_stat;
5711
5712         if (!local->sum_nr_running)
5713                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
5714         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
5715                 imbn = 1;
5716
5717         scaled_busy_load_per_task =
5718                 (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5719                 busiest->group_power;
5720
5721         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
5722             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
5723                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
5724                 return;
5725         }
5726
5727         /*
5728          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
5729          * however we may be able to increase total CPU power used by
5730          * moving them.
5731          */
5732
5733         pwr_now += busiest->group_power *
5734                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
5735         pwr_now += local->group_power *
5736                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
5737         pwr_now /= SCHED_POWER_SCALE;
5738
5739         /* Amount of load we'd subtract */
5740         tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5741                 busiest->group_power;
5742         if (busiest->avg_load > tmp) {
5743                 pwr_move += busiest->group_power *
5744                             min(busiest->load_per_task,
5745                                 busiest->avg_load - tmp);
5746         }
5747
5748         /* Amount of load we'd add */
5749         if (busiest->avg_load * busiest->group_power <
5750             busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) {
5751                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_power) /
5752                       local->group_power;
5753         } else {
5754                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5755                       local->group_power;
5756         }
5757         pwr_move += local->group_power *
5758                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
5759         pwr_move /= SCHED_POWER_SCALE;
5760
5761         /* Move if we gain throughput */
5762         if (pwr_move > pwr_now)
5763                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
5764 }
5765
5766 /**
5767  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
5768  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
5769  * @env: load balance environment
5770  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
5771  */
5772 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5773 {
5774         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
5775         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5776
5777         local = &sds->local_stat;
5778         busiest = &sds->busiest_stat;
5779
5780         if (busiest->group_imb) {
5781                 /*
5782                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
5783                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
5784                  */
5785                 busiest->load_per_task =
5786                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
5787         }
5788
5789         /*
5790          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
5791          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
5792          * its cpu_power, while calculating max_load..)
5793          */
5794         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
5795             local->avg_load >= sds->avg_load) {
5796                 env->imbalance = 0;
5797                 return fix_small_imbalance(env, sds);
5798         }
5799
5800         if (!busiest->group_imb) {
5801                 /*
5802                  * Don't want to pull so many tasks that a group would go idle.
5803                  * Except of course for the group_imb case, since then we might
5804                  * have to drop below capacity to reach cpu-load equilibrium.
5805                  */
5806                 load_above_capacity =
5807                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity);
5808
5809                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_POWER_SCALE);
5810                 load_above_capacity /= busiest->group_power;
5811         }
5812
5813         /*
5814          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
5815          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
5816          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
5817          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
5818          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
5819          * for the minimum possible imbalance.
5820          */
5821         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
5822
5823         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
5824         env->imbalance = min(
5825                 max_pull * busiest->group_power,
5826                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_power
5827         ) / SCHED_POWER_SCALE;
5828
5829         /*
5830          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
5831          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
5832          * a think about bumping its value to force at least one task to be
5833          * moved
5834          */
5835         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
5836                 return fix_small_imbalance(env, sds);
5837 }
5838
5839 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
5840
5841 /**
5842  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
5843  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
5844  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
5845  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
5846  * such a group exists.
5847  *
5848  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
5849  * to restore balance.
5850  *
5851  * @env: The load balancing environment.
5852  *
5853  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
5854  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
5855  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
5856  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
5857  */
5858 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
5859 {
5860         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5861         struct sd_lb_stats sds;
5862
5863         init_sd_lb_stats(&sds);
5864
5865         /*
5866          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
5867          * this level.
5868          */
5869         update_sd_lb_stats(env, &sds);
5870         local = &sds.local_stat;
5871         busiest = &sds.busiest_stat;
5872
5873         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
5874             check_asym_packing(env, &sds))
5875                 return sds.busiest;
5876
5877         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
5878         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
5879                 goto out_balanced;
5880
5881         sds.avg_load = (SCHED_POWER_SCALE * sds.total_load) / sds.total_pwr;
5882
5883         /*
5884          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
5885          * work because they assume all things are equal, which typically
5886          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
5887          */
5888         if (busiest->group_imb)
5889                 goto force_balance;
5890
5891         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
5892         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_capacity &&
5893             !busiest->group_has_capacity)
5894                 goto force_balance;
5895
5896         /*
5897          * If the local group is more busy than the selected busiest group
5898          * don't try and pull any tasks.
5899          */
5900         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
5901                 goto out_balanced;
5902
5903         /*
5904          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
5905          * average load.
5906          */
5907         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
5908                 goto out_balanced;
5909
5910         if (env->idle == CPU_IDLE) {
5911                 /*
5912                  * This cpu is idle. If the busiest group load doesn't
5913                  * have more tasks than the number of available cpu's and
5914                  * there is no imbalance between this and busiest group
5915                  * wrt to idle cpu's, it is balanced.
5916                  */
5917                 if ((local->idle_cpus < busiest->idle_cpus) &&
5918                     busiest->sum_nr_running <= busiest->group_weight)
5919                         goto out_balanced;
5920         } else {
5921                 /*
5922                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
5923                  * imbalance_pct to be conservative.
5924                  */
5925                 if (100 * busiest->avg_load <=
5926                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
5927                         goto out_balanced;
5928         }
5929
5930 force_balance:
5931         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
5932         calculate_imbalance(env, &sds);
5933         return sds.busiest;
5934
5935 out_balanced:
5936         env->imbalance = 0;
5937         return NULL;
5938 }
5939
5940 /*
5941  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
5942  */
5943 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
5944                                      struct sched_group *group)
5945 {
5946         struct rq *busiest = NULL, *rq;
5947         unsigned long busiest_load = 0, busiest_power = 1;
5948         int i;
5949
5950         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5951                 unsigned long power, capacity, wl;
5952                 enum fbq_type rt;
5953
5954                 rq = cpu_rq(i);
5955                 rt = fbq_classify_rq(rq);
5956
5957                 /*
5958                  * We classify groups/runqueues into three groups:
5959                  *  - regular: there are !numa tasks
5960                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
5961                  *  - all:     there is no distinction
5962                  *
5963                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
5964                  * ignore those when there's better options.
5965                  *
5966                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
5967                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
5968                  * queue by moving tasks around inside the node.
5969                  *
5970                  * If we cannot move enough load due to this classification
5971                  * the next pass will adjust the group classification and
5972                  * allow migration of more tasks.
5973                  *
5974                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
5975                  */
5976                 if (rt > env->fbq_type)
5977                         continue;
5978
5979                 power = power_of(i);
5980                 capacity = DIV_ROUND_CLOSEST(power, SCHED_POWER_SCALE);
5981                 if (!capacity)
5982                         capacity = fix_small_capacity(env->sd, group);
5983
5984                 wl = weighted_cpuload(i);
5985
5986                 /*
5987                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
5988                  * which is not scaled with the cpu power.
5989                  */
5990                 if (capacity && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
5991                         continue;
5992
5993                 /*
5994                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
5995                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu power, so that
5996                  * the load can be moved away from the cpu that is potentially
5997                  * running at a lower capacity.
5998                  *
5999                  * Thus we're looking for max(wl_i / power_i), crosswise
6000                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6001                  * to: wl_i * power_j > wl_j * power_i;  where j is our
6002                  * previous maximum.
6003                  */
6004                 if (wl * busiest_power > busiest_load * power) {
6005                         busiest_load = wl;
6006                         busiest_power = power;
6007                         busiest = rq;
6008                 }
6009         }
6010
6011         return busiest;
6012 }
6013
6014 /*
6015  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6016  * so long as it is large enough.
6017  */
6018 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6019
6020 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6021 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6022
6023 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6024 {
6025         struct sched_domain *sd = env->sd;
6026
6027         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6028
6029                 /*
6030                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6031                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6032                  * lowest numbered CPUs.
6033                  */
6034                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6035                         return 1;
6036         }
6037
6038         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6039 }
6040
6041 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6042
6043 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6044 {
6045         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6046         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6047         int cpu, balance_cpu = -1;
6048
6049         /*
6050          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6051          * to do the newly idle load balance.
6052          */
6053         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6054                 return 1;
6055
6056         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6057         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6058         /* Try to find first idle cpu */
6059         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6060                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6061                         continue;
6062
6063                 balance_cpu = cpu;
6064                 break;
6065         }
6066
6067         if (balance_cpu == -1)
6068                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6069
6070         /*
6071          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6072          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6073          */
6074         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6075 }
6076
6077 /*
6078  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6079  * tasks if there is an imbalance.
6080  */
6081 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6082                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6083                         int *continue_balancing)
6084 {
6085         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6086         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6087         struct sched_group *group;
6088         struct rq *busiest;
6089         unsigned long flags;
6090         struct cpumask *cpus = __get_cpu_var(load_balance_mask);
6091
6092         struct lb_env env = {
6093                 .sd             = sd,
6094                 .dst_cpu        = this_cpu,
6095                 .dst_rq         = this_rq,
6096                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6097                 .idle           = idle,
6098                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6099                 .cpus           = cpus,
6100                 .fbq_type       = all,
6101         };
6102
6103         /*
6104          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6105          * other cpus in our group
6106          */
6107         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6108                 env.dst_grpmask = NULL;
6109
6110         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6111
6112         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6113
6114 redo:
6115         if (!should_we_balance(&env)) {
6116                 *continue_balancing = 0;
6117                 goto out_balanced;
6118         }
6119
6120         group = find_busiest_group(&env);
6121         if (!group) {
6122                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6123                 goto out_balanced;
6124         }
6125
6126         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6127         if (!busiest) {
6128                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6129                 goto out_balanced;
6130         }
6131
6132         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6133
6134         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6135
6136         ld_moved = 0;
6137         if (busiest->nr_running > 1) {
6138                 /*
6139                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6140                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
6141                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
6142                  * correctly treated as an imbalance.
6143                  */
6144                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6145                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
6146                 env.src_rq    = busiest;
6147                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
6148
6149 more_balance:
6150                 local_irq_save(flags);
6151                 double_rq_lock(env.dst_rq, busiest);
6152
6153                 /*
6154                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
6155                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
6156                  */
6157                 cur_ld_moved = move_tasks(&env);
6158                 ld_moved += cur_ld_moved;
6159                 double_rq_unlock(env.dst_rq, busiest);
6160                 local_irq_restore(flags);
6161
6162                 /*
6163                  * some other cpu did the load balance for us.
6164                  */
6165                 if (cur_ld_moved && env.dst_cpu != smp_processor_id())
6166                         resched_cpu(env.dst_cpu);
6167
6168                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
6169                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
6170                         goto more_balance;
6171                 }
6172
6173                 /*
6174                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
6175                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
6176                  * where they can run. The upper limit on how many times we
6177                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
6178                  * sched_group.
6179                  *
6180                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
6181                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
6182                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
6183                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
6184                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
6185                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
6186                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
6187                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
6188                  * This however should not happen so much in practice and
6189                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
6190                  * excess load moved.
6191                  */
6192                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6193
6194                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6195                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
6196
6197                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
6198                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
6199                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
6200                         env.loop         = 0;
6201                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
6202
6203                         /*
6204                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
6205                          * need to continue with same src_cpu.
6206                          */
6207                         goto more_balance;
6208                 }
6209
6210                 /*
6211                  * We failed to reach balance because of affinity.
6212                  */
6213                 if (sd_parent) {
6214                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgp->imbalance;
6215
6216                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6217                                 *group_imbalance = 1;
6218                         } else if (*group_imbalance)
6219                                 *group_imbalance = 0;
6220                 }
6221
6222                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
6223                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
6224                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
6225                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
6226                                 env.loop = 0;
6227                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
6228                                 goto redo;
6229                         }
6230                         goto out_balanced;
6231                 }
6232         }
6233
6234         if (!ld_moved) {
6235                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
6236                 /*
6237                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
6238                  * We do not want newidle balance, which can be very
6239                  * frequent, pollute the failure counter causing
6240                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
6241                  */
6242                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
6243                         sd->nr_balance_failed++;
6244
6245                 if (need_active_balance(&env)) {
6246                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6247
6248                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
6249                          * if the curr task on busiest cpu can't be
6250                          * moved to this_cpu
6251                          */
6252                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
6253                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
6254                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
6255                                                             flags);
6256                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6257                                 goto out_one_pinned;
6258                         }
6259
6260                         /*
6261                          * ->active_balance synchronizes accesses to
6262                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
6263                          * only after active load balance is finished.
6264                          */
6265                         if (!busiest->active_balance) {
6266                                 busiest->active_balance = 1;
6267                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
6268                                 active_balance = 1;
6269                         }
6270                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
6271
6272                         if (active_balance) {
6273                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
6274                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
6275                                         &busiest->active_balance_work);
6276                         }
6277
6278                         /*
6279                          * We've kicked active balancing, reset the failure
6280                          * counter.
6281                          */
6282                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
6283                 }
6284         } else
6285                 sd->nr_balance_failed = 0;
6286
6287         if (likely(!active_balance)) {
6288                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
6289                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
6290         } else {
6291                 /*
6292                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
6293                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
6294                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
6295                  * move_tasks).
6296                  */
6297                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
6298                         sd->balance_interval *= 2;
6299         }
6300
6301         goto out;
6302
6303 out_balanced:
6304         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
6305
6306         sd->nr_balance_failed = 0;
6307
6308 out_one_pinned:
6309         /* tune up the balancing interval */
6310         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
6311                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
6312                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
6313                 sd->balance_interval *= 2;
6314
6315         ld_moved = 0;
6316 out:
6317         return ld_moved;
6318 }
6319
6320 /*
6321  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
6322  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
6323  */
6324 void idle_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq)
6325 {
6326         struct sched_domain *sd;
6327         int pulled_task = 0;
6328         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
6329         u64 curr_cost = 0;
6330
6331         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
6332
6333         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
6334                 return;
6335
6336         /*
6337          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
6338          */
6339         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
6340
6341         update_blocked_averages(this_cpu);
6342         rcu_read_lock();
6343         for_each_domain(this_cpu, sd) {
6344                 unsigned long interval;
6345                 int continue_balancing = 1;
6346                 u64 t0, domain_cost;
6347
6348                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6349                         continue;
6350
6351                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
6352                         break;
6353
6354                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
6355                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
6356
6357                         /* If we've pulled tasks over stop searching: */
6358                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
6359                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
6360                                                    &continue_balancing);
6361
6362                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
6363                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
6364                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
6365
6366                         curr_cost += domain_cost;
6367                 }
6368
6369                 interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6370                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval))
6371                         next_balance = sd->last_balance + interval;
6372                 if (pulled_task) {
6373                         this_rq->idle_stamp = 0;
6374                         break;
6375                 }
6376         }
6377         rcu_read_unlock();
6378
6379         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
6380
6381         if (pulled_task || time_after(jiffies, this_rq->next_balance)) {
6382                 /*
6383                  * We are going idle. next_balance may be set based on
6384                  * a busy processor. So reset next_balance.
6385                  */
6386                 this_rq->next_balance = next_balance;
6387         }
6388
6389         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
6390                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
6391 }
6392
6393 /*
6394  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
6395  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
6396  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
6397  * avoids physical / logical imbalances.
6398  */
6399 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
6400 {
6401         struct rq *busiest_rq = data;
6402         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
6403         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
6404         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
6405         struct sched_domain *sd;
6406
6407         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
6408
6409         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
6410         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
6411                      !busiest_rq->active_balance))
6412                 goto out_unlock;
6413
6414         /* Is there any task to move? */
6415         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
6416                 goto out_unlock;
6417
6418         /*
6419          * This condition is "impossible", if it occurs
6420          * we need to fix it. Originally reported by
6421          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
6422          */
6423         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
6424
6425         /* move a task from busiest_rq to target_rq */
6426         double_lock_balance(busiest_rq, target_rq);
6427
6428         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
6429         rcu_read_lock();
6430         for_each_domain(target_cpu, sd) {
6431                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
6432                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
6433                                 break;
6434         }
6435
6436         if (likely(sd)) {
6437                 struct lb_env env = {
6438                         .sd             = sd,
6439                         .dst_cpu        = target_cpu,
6440                         .dst_rq         = target_rq,
6441                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
6442                         .src_rq         = busiest_rq,
6443                         .idle           = CPU_IDLE,
6444                 };
6445
6446                 schedstat_inc(sd, alb_count);
6447
6448                 if (move_one_task(&env))
6449                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
6450                 else
6451                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
6452         }
6453         rcu_read_unlock();
6454         double_unlock_balance(busiest_rq, target_rq);
6455 out_unlock:
6456         busiest_rq->active_balance = 0;
6457         raw_spin_unlock_irq(&busiest_rq->lock);
6458         return 0;
6459 }
6460
6461 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6462 /*
6463  * idle load balancing details
6464  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
6465  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
6466  *   load balancing for all the idle CPUs.
6467  */
6468 static struct {
6469         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
6470         atomic_t nr_cpus;
6471         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
6472 } nohz ____cacheline_aligned;
6473
6474 static inline int find_new_ilb(int call_cpu)
6475 {
6476         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
6477
6478         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
6479                 return ilb;
6480
6481         return nr_cpu_ids;
6482 }
6483
6484 /*
6485  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
6486  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
6487  * CPU (if there is one).
6488  */
6489 static void nohz_balancer_kick(int cpu)
6490 {
6491         int ilb_cpu;
6492
6493         nohz.next_balance++;
6494
6495         ilb_cpu = find_new_ilb(cpu);
6496
6497         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
6498                 return;
6499
6500         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
6501                 return;
6502         /*
6503          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
6504          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
6505          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
6506          * will be run before returning from the IPI.
6507          */
6508         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
6509         return;
6510 }
6511
6512 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
6513 {
6514         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
6515                 cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
6516                 atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
6517                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
6518         }
6519 }
6520
6521 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
6522 {
6523         struct sched_domain *sd;
6524
6525         rcu_read_lock();
6526         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq()->sd);
6527
6528         if (!sd || !sd->nohz_idle)
6529                 goto unlock;
6530         sd->nohz_idle = 0;
6531
6532         for (; sd; sd = sd->parent)
6533                 atomic_inc(&sd->groups->sgp->nr_busy_cpus);
6534 unlock:
6535         rcu_read_unlock();
6536 }
6537
6538 void set_cpu_sd_state_idle(void)
6539 {
6540         struct sched_domain *sd;
6541
6542         rcu_read_lock();
6543         sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq()->sd);
6544
6545         if (!sd || sd->nohz_idle)
6546                 goto unlock;
6547         sd->nohz_idle = 1;
6548
6549         for (; sd; sd = sd->parent)
6550                 atomic_dec(&sd->groups->sgp->nr_busy_cpus);
6551 unlock:
6552         rcu_read_unlock();
6553 }
6554
6555 /*
6556  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
6557  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
6558  */
6559 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
6560 {
6561         /*
6562          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
6563          */
6564         if (!cpu_active(cpu))
6565                 return;
6566
6567         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
6568                 return;
6569
6570         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
6571         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
6572         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
6573 }
6574
6575 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
6576                                         unsigned long action, void *hcpu)
6577 {
6578         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
6579         case CPU_DYING:
6580                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
6581                 return NOTIFY_OK;
6582         default:
6583                 return NOTIFY_DONE;
6584         }
6585 }
6586 #endif
6587
6588 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
6589
6590 /*
6591  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
6592  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
6593  */
6594 void update_max_interval(void)
6595 {
6596         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
6597 }
6598
6599 /*
6600  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
6601  * and initiates a balancing operation if so.
6602  *
6603  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
6604  */
6605 static void rebalance_domains(int cpu, enum cpu_idle_type idle)
6606 {
6607         int continue_balancing = 1;
6608         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6609         unsigned long interval;
6610         struct sched_domain *sd;
6611         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
6612         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
6613         int update_next_balance = 0;
6614         int need_serialize, need_decay = 0;
6615         u64 max_cost = 0;
6616
6617         update_blocked_averages(cpu);
6618
6619         rcu_read_lock();
6620         for_each_domain(cpu, sd) {
6621                 /*
6622                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
6623                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
6624                  */
6625                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
6626                         sd->max_newidle_lb_cost =
6627                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
6628                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
6629                         need_decay = 1;
6630                 }
6631                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
6632
6633                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6634                         continue;
6635
6636                 /*
6637                  * Stop the load balance at this level. There is another
6638                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
6639                  * actively.
6640                  */
6641                 if (!continue_balancing) {
6642                         if (need_decay)
6643                                 continue;
6644                         break;
6645                 }
6646
6647                 interval = sd->balance_interval;
6648                 if (idle != CPU_IDLE)
6649                         interval *= sd->busy_factor;
6650
6651                 /* scale ms to jiffies */
6652                 interval = msecs_to_jiffies(interval);
6653                 interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6654
6655                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
6656
6657                 if (need_serialize) {
6658                         if (!spin_trylock(&balancing))
6659                                 goto out;
6660                 }
6661
6662                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
6663                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
6664                                 /*
6665                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
6666                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
6667                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
6668                                  */
6669                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
6670                         }
6671                         sd->last_balance = jiffies;
6672                 }
6673                 if (need_serialize)
6674                         spin_unlock(&balancing);
6675 out:
6676                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
6677                         next_balance = sd->last_balance + interval;
6678                         update_next_balance = 1;
6679                 }
6680         }
6681         if (need_decay) {
6682                 /*
6683                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
6684                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
6685                  */
6686                 rq->max_idle_balance_cost =
6687                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
6688         }
6689         rcu_read_unlock();
6690
6691         /*
6692          * next_balance will be updated only when there is a need.
6693          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
6694          * updated.
6695          */
6696         if (likely(update_next_balance))
6697                 rq->next_balance = next_balance;
6698 }
6699
6700 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6701 /*
6702  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
6703  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
6704  */
6705 static void nohz_idle_balance(int this_cpu, enum cpu_idle_type idle)
6706 {
6707         struct rq *this_rq = cpu_rq(this_cpu);
6708         struct rq *rq;
6709         int balance_cpu;
6710
6711         if (idle != CPU_IDLE ||
6712             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
6713                 goto end;
6714
6715         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
6716                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
6717                         continue;
6718
6719                 /*
6720                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
6721                  * work being done for other cpus. Next load
6722                  * balancing owner will pick it up.
6723                  */
6724                 if (need_resched())
6725                         break;
6726
6727                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
6728
6729                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
6730                 update_rq_clock(rq);
6731                 update_idle_cpu_load(rq);
6732                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
6733
6734                 rebalance_domains(balance_cpu, CPU_IDLE);
6735
6736                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
6737                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
6738         }
6739         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
6740 end:
6741         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
6742 }
6743
6744 /*
6745  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
6746  * of an idle cpu is the system.
6747  *   - This rq has more than one task.
6748  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
6749  *     busy cpu's exceeding the group's power.
6750  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
6751  *     domain span are idle.
6752  */
6753 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq, int cpu)
6754 {
6755         unsigned long now = jiffies;
6756         struct sched_domain *sd;
6757
6758         if (unlikely(idle_cpu(cpu)))
6759                 return 0;
6760
6761        /*
6762         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
6763         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
6764         */
6765         set_cpu_sd_state_busy();
6766         nohz_balance_exit_idle(cpu);
6767
6768         /*
6769          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
6770          * balancing.
6771          */
6772         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
6773                 return 0;
6774
6775         if (time_before(now, nohz.next_balance))
6776                 return 0;
6777
6778         if (rq->nr_running >= 2)
6779                 goto need_kick;
6780
6781         rcu_read_lock();
6782         for_each_domain(cpu, sd) {
6783                 struct sched_group *sg = sd->groups;
6784                 struct sched_group_power *sgp = sg->sgp;
6785                 int nr_busy = atomic_read(&sgp->nr_busy_cpus);
6786
6787                 if (sd->flags & SD_SHARE_PKG_RESOURCES && nr_busy > 1)
6788                         goto need_kick_unlock;
6789
6790                 if (sd->flags & SD_ASYM_PACKING && nr_busy != sg->group_weight
6791                     && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
6792                                           sched_domain_span(sd)) < cpu))
6793                         goto need_kick_unlock;
6794
6795                 if (!(sd->flags & (SD_SHARE_PKG_RESOURCES | SD_ASYM_PACKING)))
6796                         break;
6797         }
6798         rcu_read_unlock();
6799         return 0;
6800
6801 need_kick_unlock:
6802         rcu_read_unlock();
6803 need_kick:
6804         return 1;
6805 }
6806 #else
6807 static void nohz_idle_balance(int this_cpu, enum cpu_idle_type idle) { }
6808 #endif
6809
6810 /*
6811  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
6812  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
6813  */
6814 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
6815 {
6816         int this_cpu = smp_processor_id();
6817         struct rq *this_rq = cpu_rq(this_cpu);
6818         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
6819                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
6820
6821         rebalance_domains(this_cpu, idle);
6822
6823         /*
6824          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
6825          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
6826          * stopped.
6827          */
6828         nohz_idle_balance(this_cpu, idle);
6829 }
6830
6831 static inline int on_null_domain(int cpu)
6832 {
6833         return !rcu_dereference_sched(cpu_rq(cpu)->sd);
6834 }
6835
6836 /*
6837  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
6838  */
6839 void trigger_load_balance(struct rq *rq, int cpu)
6840 {
6841         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
6842         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance) &&
6843             likely(!on_null_domain(cpu)))
6844                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
6845 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6846         if (nohz_kick_needed(rq, cpu) && likely(!on_null_domain(cpu)))
6847                 nohz_balancer_kick(cpu);
6848 #endif
6849 }
6850
6851 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
6852 {
6853         update_sysctl();
6854 }
6855
6856 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
6857 {
6858         update_sysctl();
6859
6860         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
6861         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
6862 }
6863
6864 #endif /* CONFIG_SMP */
6865
6866 /*
6867  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
6868  */
6869 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
6870 {
6871         struct cfs_rq *cfs_rq;
6872         struct sched_entity *se = &curr->se;
6873
6874         for_each_sched_entity(se) {
6875                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6876                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
6877         }
6878
6879         if (numabalancing_enabled)
6880                 task_tick_numa(rq, curr);
6881
6882         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
6883 }
6884
6885 /*
6886  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
6887  *  - child not yet on the tasklist
6888  *  - preemption disabled
6889  */
6890 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
6891 {
6892         struct cfs_rq *cfs_rq;
6893         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
6894         int this_cpu = smp_processor_id();
6895         struct rq *rq = this_rq();
6896         unsigned long flags;
6897
6898         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6899
6900         update_rq_clock(rq);
6901
6902         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
6903         curr = cfs_rq->curr;
6904
6905         /*
6906          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
6907          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
6908          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
6909          * of child point to valid ones.
6910          */
6911         rcu_read_lock();
6912         __set_task_cpu(p, this_cpu);
6913         rcu_read_unlock();
6914
6915         update_curr(cfs_rq);
6916
6917         if (curr)
6918                 se->vruntime = curr->vruntime;
6919         place_entity(cfs_rq, se, 1);
6920
6921         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
6922                 /*
6923                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
6924                  * 'current' within the tree based on its new key value.
6925                  */
6926                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
6927                 resched_task(rq->curr);
6928         }
6929
6930         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
6931
6932         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6933 }
6934
6935 /*
6936  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
6937  * the current task.
6938  */
6939 static void
6940 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
6941 {
6942         if (!p->se.on_rq)
6943                 return;
6944
6945         /*
6946          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
6947          * our priority decreased, or if we are not currently running on
6948          * this runqueue and our priority is higher than the current's
6949          */
6950         if (rq->curr == p) {
6951                 if (p->prio > oldprio)
6952                         resched_task(rq->curr);
6953         } else
6954                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
6955 }
6956
6957 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6958 {
6959         struct sched_entity *se = &p->se;
6960         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6961
6962         /*
6963          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when its
6964          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
6965          * do the right thing.
6966          *
6967          * If it was on_rq, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
6968          * have normalized the vruntime, if it was !on_rq, then only when
6969          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
6970          */
6971         if (!se->on_rq && p->state != TASK_RUNNING) {
6972                 /*
6973                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
6974                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
6975                  */
6976                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
6977                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
6978         }
6979
6980 #ifdef CONFIG_SMP
6981         /*
6982         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
6983         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
6984         * switch back.
6985         */
6986         if (se->avg.decay_count) {
6987                 __synchronize_entity_decay(se);
6988                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
6989         }
6990 #endif
6991 }
6992
6993 /*
6994  * We switched to the sched_fair class.
6995  */
6996 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6997 {
6998         if (!p->se.on_rq)
6999                 return;
7000
7001         /*
7002          * We were most likely switched from sched_rt, so
7003          * kick off the schedule if running, otherwise just see
7004          * if we can still preempt the current task.
7005          */
7006         if (rq->curr == p)
7007                 resched_task(rq->curr);
7008         else
7009                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7010 }
7011
7012 /* Account for a task changing its policy or group.
7013  *
7014  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
7015  * migrates between groups/classes.
7016  */
7017 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
7018 {
7019         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
7020
7021         for_each_sched_entity(se) {
7022                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7023
7024                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7025                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
7026                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
7027         }
7028 }
7029
7030 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
7031 {
7032         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
7033         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
7034 #ifndef CONFIG_64BIT
7035         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
7036 #endif
7037 #ifdef CONFIG_SMP
7038         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
7039         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
7040 #endif
7041 }
7042
7043 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7044 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int on_rq)
7045 {
7046         struct cfs_rq *cfs_rq;
7047         /*
7048          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
7049          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
7050          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
7051          * bonus in place_entity()).
7052          *
7053          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
7054          * ->vruntime to a relative base.
7055          *
7056          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
7057          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
7058          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
7059          */
7060         /*
7061          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
7062          * But there are some cases where it has already been normalized:
7063          *
7064          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
7065          *   wake_up_new_task().
7066          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
7067          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
7068          *
7069          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
7070          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
7071          */
7072         if (!on_rq && (!p->se.sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
7073                 on_rq = 1;
7074
7075         if (!on_rq)
7076                 p->se.vruntime -= cfs_rq_of(&p->se)->min_vruntime;
7077         set_task_rq(p, task_cpu(p));
7078         if (!on_rq) {
7079                 cfs_rq = cfs_rq_of(&p->se);
7080                 p->se.vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
7081 #ifdef CONFIG_SMP
7082                 /*
7083                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
7084                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
7085                  * decay.
7086                  */
7087                 p->se.avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
7088                 cfs_rq->blocked_load_avg += p->se.avg.load_avg_contrib;
7089 #endif
7090         }
7091 }
7092
7093 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
7094 {
7095         int i;
7096
7097         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7098
7099         for_each_possible_cpu(i) {
7100                 if (tg->cfs_rq)
7101                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
7102                 if (tg->se)
7103                         kfree(tg->se[i]);
7104         }
7105
7106         kfree(tg->cfs_rq);
7107         kfree(tg->se);
7108 }
7109
7110 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7111 {
7112         struct cfs_rq *cfs_rq;
7113         struct sched_entity *se;
7114         int i;
7115
7116         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7117         if (!tg->cfs_rq)
7118                 goto err;
7119         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7120         if (!tg->se)
7121                 goto err;
7122
7123         tg->shares = NICE_0_LOAD;
7124
7125         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7126
7127         for_each_possible_cpu(i) {
7128                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
7129                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7130                 if (!cfs_rq)
7131                         goto err;
7132
7133                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
7134                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7135                 if (!se)
7136                         goto err_free_rq;
7137
7138                 init_cfs_rq(cfs_rq);
7139                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
7140         }
7141
7142         return 1;
7143
7144 err_free_rq:
7145         kfree(cfs_rq);
7146 err:
7147         return 0;
7148 }
7149
7150 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
7151 {
7152         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7153         unsigned long flags;
7154
7155         /*
7156         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
7157         * check on_list without danger of it being re-added.
7158         */
7159         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
7160                 return;
7161
7162         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7163         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
7164         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7165 }
7166
7167 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
7168                         struct sched_entity *se, int cpu,
7169                         struct sched_entity *parent)
7170 {
7171         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7172
7173         cfs_rq->tg = tg;
7174         cfs_rq->rq = rq;
7175         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
7176
7177         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
7178         tg->se[cpu] = se;
7179
7180         /* se could be NULL for root_task_group */
7181         if (!se)
7182                 return;
7183
7184         if (!parent)
7185                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
7186         else
7187                 se->cfs_rq = parent->my_q;
7188
7189         se->my_q = cfs_rq;
7190         update_load_set(&se->load, 0);
7191         se->parent = parent;
7192 }
7193
7194 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
7195
7196 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
7197 {
7198         int i;
7199         unsigned long flags;
7200
7201         /*
7202          * We can't change the weight of the root cgroup.
7203          */
7204         if (!tg->se[0])
7205                 return -EINVAL;
7206
7207         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
7208
7209         mutex_lock(&shares_mutex);
7210         if (tg->shares == shares)
7211                 goto done;
7212
7213         tg->shares = shares;
7214         for_each_possible_cpu(i) {
7215                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7216                 struct sched_entity *se;
7217
7218                 se = tg->se[i];
7219                 /* Propagate contribution to hierarchy */
7220                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7221
7222                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
7223                 update_rq_clock(rq);
7224                 for_each_sched_entity(se)
7225                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
7226                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7227         }
7228
7229 done:
7230         mutex_unlock(&shares_mutex);
7231         return 0;
7232 }
7233 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7234
7235 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
7236
7237 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7238 {
7239         return 1;
7240 }
7241
7242 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
7243
7244 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7245
7246
7247 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
7248 {
7249         struct sched_entity *se = &task->se;
7250         unsigned int rr_interval = 0;
7251
7252         /*
7253          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
7254          * idle runqueue:
7255          */
7256         if (rq->cfs.load.weight)
7257                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
7258
7259         return rr_interval;
7260 }
7261
7262 /*
7263  * All the scheduling class methods:
7264  */
7265 const struct sched_class fair_sched_class = {
7266         .next                   = &idle_sched_class,
7267         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
7268         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
7269         .yield_task             = yield_task_fair,
7270         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
7271
7272         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
7273
7274         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
7275         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
7276
7277 #ifdef CONFIG_SMP
7278         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
7279         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
7280
7281         .rq_online              = rq_online_fair,
7282         .rq_offline             = rq_offline_fair,
7283
7284         .task_waking            = task_waking_fair,
7285 #endif
7286
7287         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
7288         .task_tick              = task_tick_fair,
7289         .task_fork              = task_fork_fair,
7290
7291         .prio_changed           = prio_changed_fair,
7292         .switched_from          = switched_from_fair,
7293         .switched_to            = switched_to_fair,
7294
7295         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
7296
7297 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7298         .task_move_group        = task_move_group_fair,
7299 #endif
7300 };
7301
7302 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7303 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
7304 {
7305         struct cfs_rq *cfs_rq;
7306
7307         rcu_read_lock();
7308         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
7309                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
7310         rcu_read_unlock();
7311 }
7312 #endif
7313
7314 __init void init_sched_fair_class(void)
7315 {
7316 #ifdef CONFIG_SMP
7317         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
7318
7319 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7320         nohz.next_balance = jiffies;
7321         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
7322         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
7323 #endif
7324 #endif /* SMP */
7325
7326 }