fe1901686fa5d9a010e1b029fbb723c82a0b96c1
[platform/kernel/linux-rpi.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/sched/mm.h>
24 #include <linux/sched/topology.h>
25
26 #include <linux/latencytop.h>
27 #include <linux/cpumask.h>
28 #include <linux/cpuidle.h>
29 #include <linux/slab.h>
30 #include <linux/profile.h>
31 #include <linux/interrupt.h>
32 #include <linux/mempolicy.h>
33 #include <linux/migrate.h>
34 #include <linux/task_work.h>
35
36 #include <trace/events/sched.h>
37
38 #include "sched.h"
39
40 /*
41  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
42  *
43  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
44  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
45  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
46  * based scheduling concepts.
47  *
48  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
49  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
50  *
51  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
52  */
53 unsigned int sysctl_sched_latency                       = 6000000ULL;
54 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency            = 6000000ULL;
55
56 /*
57  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
58  *
59  * Options are:
60  *
61  *   SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
62  *   SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
63  *   SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
64  *
65  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
66  */
67 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
68
69 /*
70  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
71  *
72  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
73  */
74 unsigned int sysctl_sched_min_granularity               = 750000ULL;
75 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity    = 750000ULL;
76
77 /*
78  * This value is kept at sysctl_sched_latency/sysctl_sched_min_granularity
79  */
80 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
81
82 /*
83  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
84  * parent will (try to) run first.
85  */
86 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
87
88 /*
89  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
90  *
91  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
92  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
93  * have immediate wakeup/sleep latencies.
94  *
95  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
96  */
97 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity            = 1000000UL;
98 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
99
100 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost    = 500000UL;
101
102 #ifdef CONFIG_SMP
103 /*
104  * For asym packing, by default the lower numbered cpu has higher priority.
105  */
106 int __weak arch_asym_cpu_priority(int cpu)
107 {
108         return -cpu;
109 }
110 #endif
111
112 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
113 /*
114  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
115  * each time a cfs_rq requests quota.
116  *
117  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
118  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
119  * we will always only issue the remaining available time.
120  *
121  * (default: 5 msec, units: microseconds)
122  */
123 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice           = 5000UL;
124 #endif
125
126 /*
127  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
128  * util * margin < capacity * 1024
129  *
130  * (default: ~20%)
131  */
132 unsigned int capacity_margin                            = 1280;
133
134 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
135 {
136         lw->weight += inc;
137         lw->inv_weight = 0;
138 }
139
140 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
141 {
142         lw->weight -= dec;
143         lw->inv_weight = 0;
144 }
145
146 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
147 {
148         lw->weight = w;
149         lw->inv_weight = 0;
150 }
151
152 /*
153  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
154  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
155  * to users decreases. But the relationship is not linear,
156  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
157  * number of CPUs.
158  *
159  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
160  */
161 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
162 {
163         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
164         unsigned int factor;
165
166         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
167         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
168                 factor = 1;
169                 break;
170         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
171                 factor = cpus;
172                 break;
173         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
174         default:
175                 factor = 1 + ilog2(cpus);
176                 break;
177         }
178
179         return factor;
180 }
181
182 static void update_sysctl(void)
183 {
184         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
185
186 #define SET_SYSCTL(name) \
187         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
188         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
189         SET_SYSCTL(sched_latency);
190         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
191 #undef SET_SYSCTL
192 }
193
194 void sched_init_granularity(void)
195 {
196         update_sysctl();
197 }
198
199 #define WMULT_CONST     (~0U)
200 #define WMULT_SHIFT     32
201
202 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
203 {
204         unsigned long w;
205
206         if (likely(lw->inv_weight))
207                 return;
208
209         w = scale_load_down(lw->weight);
210
211         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
212                 lw->inv_weight = 1;
213         else if (unlikely(!w))
214                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
215         else
216                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
217 }
218
219 /*
220  * delta_exec * weight / lw.weight
221  *   OR
222  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
223  *
224  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
225  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
226  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
227  *
228  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
229  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
230  */
231 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
232 {
233         u64 fact = scale_load_down(weight);
234         int shift = WMULT_SHIFT;
235
236         __update_inv_weight(lw);
237
238         if (unlikely(fact >> 32)) {
239                 while (fact >> 32) {
240                         fact >>= 1;
241                         shift--;
242                 }
243         }
244
245         /* hint to use a 32x32->64 mul */
246         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
247
248         while (fact >> 32) {
249                 fact >>= 1;
250                 shift--;
251         }
252
253         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
254 }
255
256
257 const struct sched_class fair_sched_class;
258
259 /**************************************************************
260  * CFS operations on generic schedulable entities:
261  */
262
263 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
264
265 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
266 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
267 {
268         return cfs_rq->rq;
269 }
270
271 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
272 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
273
274 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
275 {
276         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
277         return container_of(se, struct task_struct, se);
278 }
279
280 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
281 #define for_each_sched_entity(se) \
282                 for (; se; se = se->parent)
283
284 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
285 {
286         return p->se.cfs_rq;
287 }
288
289 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
290 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
291 {
292         return se->cfs_rq;
293 }
294
295 /* runqueue "owned" by this group */
296 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
297 {
298         return grp->my_q;
299 }
300
301 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
302 {
303         if (!cfs_rq->on_list) {
304                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
305                 int cpu = cpu_of(rq);
306                 /*
307                  * Ensure we either appear before our parent (if already
308                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
309                  * enqueued. The fact that we always enqueue bottom-up
310                  * reduces this to two cases and a special case for the root
311                  * cfs_rq. Furthermore, it also means that we will always reset
312                  * tmp_alone_branch either when the branch is connected
313                  * to a tree or when we reach the beg of the tree
314                  */
315                 if (cfs_rq->tg->parent &&
316                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->on_list) {
317                         /*
318                          * If parent is already on the list, we add the child
319                          * just before. Thanks to circular linked property of
320                          * the list, this means to put the child at the tail
321                          * of the list that starts by parent.
322                          */
323                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
324                                 &(cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu]->leaf_cfs_rq_list));
325                         /*
326                          * The branch is now connected to its tree so we can
327                          * reset tmp_alone_branch to the beginning of the
328                          * list.
329                          */
330                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
331                 } else if (!cfs_rq->tg->parent) {
332                         /*
333                          * cfs rq without parent should be put
334                          * at the tail of the list.
335                          */
336                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
337                                 &rq->leaf_cfs_rq_list);
338                         /*
339                          * We have reach the beg of a tree so we can reset
340                          * tmp_alone_branch to the beginning of the list.
341                          */
342                         rq->tmp_alone_branch = &rq->leaf_cfs_rq_list;
343                 } else {
344                         /*
345                          * The parent has not already been added so we want to
346                          * make sure that it will be put after us.
347                          * tmp_alone_branch points to the beg of the branch
348                          * where we will add parent.
349                          */
350                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
351                                 rq->tmp_alone_branch);
352                         /*
353                          * update tmp_alone_branch to points to the new beg
354                          * of the branch
355                          */
356                         rq->tmp_alone_branch = &cfs_rq->leaf_cfs_rq_list;
357                 }
358
359                 cfs_rq->on_list = 1;
360         }
361 }
362
363 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
364 {
365         if (cfs_rq->on_list) {
366                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
367                 cfs_rq->on_list = 0;
368         }
369 }
370
371 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
372 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)                      \
373         list_for_each_entry_safe(cfs_rq, pos, &rq->leaf_cfs_rq_list,    \
374                                  leaf_cfs_rq_list)
375
376 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
377 static inline struct cfs_rq *
378 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
379 {
380         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
381                 return se->cfs_rq;
382
383         return NULL;
384 }
385
386 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
387 {
388         return se->parent;
389 }
390
391 static void
392 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
393 {
394         int se_depth, pse_depth;
395
396         /*
397          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
398          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
399          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
400          * parent.
401          */
402
403         /* First walk up until both entities are at same depth */
404         se_depth = (*se)->depth;
405         pse_depth = (*pse)->depth;
406
407         while (se_depth > pse_depth) {
408                 se_depth--;
409                 *se = parent_entity(*se);
410         }
411
412         while (pse_depth > se_depth) {
413                 pse_depth--;
414                 *pse = parent_entity(*pse);
415         }
416
417         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
418                 *se = parent_entity(*se);
419                 *pse = parent_entity(*pse);
420         }
421 }
422
423 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
424
425 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
426 {
427         return container_of(se, struct task_struct, se);
428 }
429
430 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
431 {
432         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
433 }
434
435 #define entity_is_task(se)      1
436
437 #define for_each_sched_entity(se) \
438                 for (; se; se = NULL)
439
440 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
441 {
442         return &task_rq(p)->cfs;
443 }
444
445 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
446 {
447         struct task_struct *p = task_of(se);
448         struct rq *rq = task_rq(p);
449
450         return &rq->cfs;
451 }
452
453 /* runqueue "owned" by this group */
454 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
455 {
456         return NULL;
457 }
458
459 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
460 {
461 }
462
463 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
464 {
465 }
466
467 #define for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos)      \
468                 for (cfs_rq = &rq->cfs, pos = NULL; cfs_rq; cfs_rq = pos)
469
470 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
471 {
472         return NULL;
473 }
474
475 static inline void
476 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
477 {
478 }
479
480 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
481
482 static __always_inline
483 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
484
485 /**************************************************************
486  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
487  */
488
489 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
490 {
491         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
492         if (delta > 0)
493                 max_vruntime = vruntime;
494
495         return max_vruntime;
496 }
497
498 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
499 {
500         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
501         if (delta < 0)
502                 min_vruntime = vruntime;
503
504         return min_vruntime;
505 }
506
507 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
508                                 struct sched_entity *b)
509 {
510         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
511 }
512
513 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
514 {
515         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
516
517         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
518
519         if (curr) {
520                 if (curr->on_rq)
521                         vruntime = curr->vruntime;
522                 else
523                         curr = NULL;
524         }
525
526         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
527                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
528                                                    struct sched_entity,
529                                                    run_node);
530
531                 if (!curr)
532                         vruntime = se->vruntime;
533                 else
534                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
535         }
536
537         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
538         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
539 #ifndef CONFIG_64BIT
540         smp_wmb();
541         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
542 #endif
543 }
544
545 /*
546  * Enqueue an entity into the rb-tree:
547  */
548 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
549 {
550         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
551         struct rb_node *parent = NULL;
552         struct sched_entity *entry;
553         int leftmost = 1;
554
555         /*
556          * Find the right place in the rbtree:
557          */
558         while (*link) {
559                 parent = *link;
560                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
561                 /*
562                  * We dont care about collisions. Nodes with
563                  * the same key stay together.
564                  */
565                 if (entity_before(se, entry)) {
566                         link = &parent->rb_left;
567                 } else {
568                         link = &parent->rb_right;
569                         leftmost = 0;
570                 }
571         }
572
573         /*
574          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
575          * used):
576          */
577         if (leftmost)
578                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
579
580         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
581         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
582 }
583
584 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
585 {
586         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
587                 struct rb_node *next_node;
588
589                 next_node = rb_next(&se->run_node);
590                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
591         }
592
593         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
594 }
595
596 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
597 {
598         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
599
600         if (!left)
601                 return NULL;
602
603         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
604 }
605
606 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
607 {
608         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
609
610         if (!next)
611                 return NULL;
612
613         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
614 }
615
616 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
617 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
618 {
619         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
620
621         if (!last)
622                 return NULL;
623
624         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
625 }
626
627 /**************************************************************
628  * Scheduling class statistics methods:
629  */
630
631 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
632                 void __user *buffer, size_t *lenp,
633                 loff_t *ppos)
634 {
635         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
636         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
637
638         if (ret || !write)
639                 return ret;
640
641         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
642                                         sysctl_sched_min_granularity);
643
644 #define WRT_SYSCTL(name) \
645         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
646         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
647         WRT_SYSCTL(sched_latency);
648         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
649 #undef WRT_SYSCTL
650
651         return 0;
652 }
653 #endif
654
655 /*
656  * delta /= w
657  */
658 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
659 {
660         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
661                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
662
663         return delta;
664 }
665
666 /*
667  * The idea is to set a period in which each task runs once.
668  *
669  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
670  * this period because otherwise the slices get too small.
671  *
672  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
673  */
674 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
675 {
676         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
677                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
678         else
679                 return sysctl_sched_latency;
680 }
681
682 /*
683  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
684  * proportional to the weight.
685  *
686  * s = p*P[w/rw]
687  */
688 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
689 {
690         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
691
692         for_each_sched_entity(se) {
693                 struct load_weight *load;
694                 struct load_weight lw;
695
696                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
697                 load = &cfs_rq->load;
698
699                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
700                         lw = cfs_rq->load;
701
702                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
703                         load = &lw;
704                 }
705                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
706         }
707         return slice;
708 }
709
710 /*
711  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
712  *
713  * vs = s/w
714  */
715 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
716 {
717         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
718 }
719
720 #ifdef CONFIG_SMP
721
722 #include "sched-pelt.h"
723
724 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
725 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
726
727 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
728 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
729 {
730         struct sched_avg *sa = &se->avg;
731
732         sa->last_update_time = 0;
733         /*
734          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
735          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
736          * will definitely be update (after enqueue).
737          */
738         sa->period_contrib = 1023;
739         /*
740          * Tasks are intialized with full load to be seen as heavy tasks until
741          * they get a chance to stabilize to their real load level.
742          * Group entities are intialized with zero load to reflect the fact that
743          * nothing has been attached to the task group yet.
744          */
745         if (entity_is_task(se))
746                 sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
747         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
748         /*
749          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
750          */
751         sa->util_avg = 0;
752         sa->util_sum = 0;
753         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
754 }
755
756 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
757 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se);
758
759 /*
760  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
761  * based on the cfs_rq's current util_avg:
762  *
763  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
764  *
765  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
766  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
767  * as when the series is a harmonic series.
768  *
769  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
770  * only 1/2 of the left utilization budget:
771  *
772  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
773  *
774  * where n denotes the nth task.
775  *
776  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
777  *
778  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
779  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
780  *
781  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
782  * if util_avg > util_avg_cap.
783  */
784 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
785 {
786         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
787         struct sched_avg *sa = &se->avg;
788         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
789
790         if (cap > 0) {
791                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
792                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
793                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
794
795                         if (sa->util_avg > cap)
796                                 sa->util_avg = cap;
797                 } else {
798                         sa->util_avg = cap;
799                 }
800                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
801         }
802
803         if (entity_is_task(se)) {
804                 struct task_struct *p = task_of(se);
805                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
806                         /*
807                          * For !fair tasks do:
808                          *
809                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
810                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
811                         switched_from_fair(rq, p);
812                          *
813                          * such that the next switched_to_fair() has the
814                          * expected state.
815                          */
816                         se->avg.last_update_time = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
817                         return;
818                 }
819         }
820
821         attach_entity_cfs_rq(se);
822 }
823
824 #else /* !CONFIG_SMP */
825 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
826 {
827 }
828 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
829 {
830 }
831 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
832 {
833 }
834 #endif /* CONFIG_SMP */
835
836 /*
837  * Update the current task's runtime statistics.
838  */
839 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
840 {
841         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
842         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
843         u64 delta_exec;
844
845         if (unlikely(!curr))
846                 return;
847
848         delta_exec = now - curr->exec_start;
849         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
850                 return;
851
852         curr->exec_start = now;
853
854         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
855                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
856
857         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
858         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
859
860         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
861         update_min_vruntime(cfs_rq);
862
863         if (entity_is_task(curr)) {
864                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
865
866                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
867                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
868                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
869         }
870
871         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
872 }
873
874 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
875 {
876         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
877 }
878
879 static inline void
880 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
881 {
882         u64 wait_start, prev_wait_start;
883
884         if (!schedstat_enabled())
885                 return;
886
887         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
888         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
889
890         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
891             likely(wait_start > prev_wait_start))
892                 wait_start -= prev_wait_start;
893
894         schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
895 }
896
897 static inline void
898 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
899 {
900         struct task_struct *p;
901         u64 delta;
902
903         if (!schedstat_enabled())
904                 return;
905
906         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
907
908         if (entity_is_task(se)) {
909                 p = task_of(se);
910                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
911                         /*
912                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
913                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
914                          * prior to migration.
915                          */
916                         schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
917                         return;
918                 }
919                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
920         }
921
922         schedstat_set(se->statistics.wait_max,
923                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
924         schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
925         schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
926         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
927 }
928
929 static inline void
930 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
931 {
932         struct task_struct *tsk = NULL;
933         u64 sleep_start, block_start;
934
935         if (!schedstat_enabled())
936                 return;
937
938         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
939         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
940
941         if (entity_is_task(se))
942                 tsk = task_of(se);
943
944         if (sleep_start) {
945                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
946
947                 if ((s64)delta < 0)
948                         delta = 0;
949
950                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
951                         schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
952
953                 schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
954                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
955
956                 if (tsk) {
957                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
958                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
959                 }
960         }
961         if (block_start) {
962                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
963
964                 if ((s64)delta < 0)
965                         delta = 0;
966
967                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
968                         schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
969
970                 schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
971                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
972
973                 if (tsk) {
974                         if (tsk->in_iowait) {
975                                 schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
976                                 schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
977                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
978                         }
979
980                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
981
982                         /*
983                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
984                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
985                          * amount of time that the task spent sleeping:
986                          */
987                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
988                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
989                                                 (void *)get_wchan(tsk),
990                                                 delta >> 20);
991                         }
992                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
993                 }
994         }
995 }
996
997 /*
998  * Task is being enqueued - update stats:
999  */
1000 static inline void
1001 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1002 {
1003         if (!schedstat_enabled())
1004                 return;
1005
1006         /*
1007          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
1008          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
1009          */
1010         if (se != cfs_rq->curr)
1011                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
1012
1013         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
1014                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
1015 }
1016
1017 static inline void
1018 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
1019 {
1020
1021         if (!schedstat_enabled())
1022                 return;
1023
1024         /*
1025          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
1026          * waiting task:
1027          */
1028         if (se != cfs_rq->curr)
1029                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
1030
1031         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
1032                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
1033
1034                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
1035                         schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
1036                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1037                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
1038                         schedstat_set(se->statistics.block_start,
1039                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
1040         }
1041 }
1042
1043 /*
1044  * We are picking a new current task - update its stats:
1045  */
1046 static inline void
1047 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1048 {
1049         /*
1050          * We are starting a new run period:
1051          */
1052         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1053 }
1054
1055 /**************************************************
1056  * Scheduling class queueing methods:
1057  */
1058
1059 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1060 /*
1061  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1062  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1063  * numa_balancing_scan_size.
1064  */
1065 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1066 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1067
1068 /* Portion of address space to scan in MB */
1069 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1070
1071 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1072 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1073
1074 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1075 {
1076         unsigned long rss = 0;
1077         unsigned long nr_scan_pages;
1078
1079         /*
1080          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1081          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1082          * on resident pages
1083          */
1084         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1085         rss = get_mm_rss(p->mm);
1086         if (!rss)
1087                 rss = nr_scan_pages;
1088
1089         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1090         return rss / nr_scan_pages;
1091 }
1092
1093 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1094 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1095
1096 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1097 {
1098         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1099         unsigned int scan, floor;
1100         unsigned int windows = 1;
1101
1102         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1103                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1104         floor = 1000 / windows;
1105
1106         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1107         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1108 }
1109
1110 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1111 {
1112         unsigned int smin = task_scan_min(p);
1113         unsigned int smax;
1114
1115         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1116         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1117         return max(smin, smax);
1118 }
1119
1120 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1121 {
1122         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1123         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1124 }
1125
1126 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1127 {
1128         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1129         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1130 }
1131
1132 struct numa_group {
1133         atomic_t refcount;
1134
1135         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1136         int nr_tasks;
1137         pid_t gid;
1138         int active_nodes;
1139
1140         struct rcu_head rcu;
1141         unsigned long total_faults;
1142         unsigned long max_faults_cpu;
1143         /*
1144          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1145          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1146          * more by CPU use than by memory faults.
1147          */
1148         unsigned long *faults_cpu;
1149         unsigned long faults[0];
1150 };
1151
1152 /* Shared or private faults. */
1153 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1154
1155 /* Memory and CPU locality */
1156 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1157
1158 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1159 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1160
1161 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1162 {
1163         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1164 }
1165
1166 /*
1167  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1168  * occupy the first half of the array. The second half of the
1169  * array is for current counters, which are averaged into the
1170  * first set by task_numa_placement.
1171  */
1172 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1173 {
1174         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1175 }
1176
1177 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1178 {
1179         if (!p->numa_faults)
1180                 return 0;
1181
1182         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1183                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1184 }
1185
1186 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1187 {
1188         if (!p->numa_group)
1189                 return 0;
1190
1191         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1192                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1193 }
1194
1195 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1196 {
1197         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1198                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1199 }
1200
1201 /*
1202  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1203  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1204  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1205  */
1206 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1207
1208 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1209 {
1210         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1211 }
1212
1213 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1214 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1215                                         int maxdist, bool task)
1216 {
1217         unsigned long score = 0;
1218         int node;
1219
1220         /*
1221          * All nodes are directly connected, and the same distance
1222          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1223          */
1224         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1225                 return 0;
1226
1227         /*
1228          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1229          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1230          */
1231         for_each_online_node(node) {
1232                 unsigned long faults;
1233                 int dist = node_distance(nid, node);
1234
1235                 /*
1236                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1237                  * for placement; nid was already counted.
1238                  */
1239                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1240                         continue;
1241
1242                 /*
1243                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1244                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1245                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1246                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1247                  * of each group. Skip other nodes.
1248                  */
1249                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1250                                         dist > maxdist)
1251                         continue;
1252
1253                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1254                 if (task)
1255                         faults = task_faults(p, node);
1256                 else
1257                         faults = group_faults(p, node);
1258
1259                 /*
1260                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1261                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1262                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1263                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1264                  * The further away a node is, the less the faults count.
1265                  * This seems to result in good task placement.
1266                  */
1267                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1268                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1269                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1270                 }
1271
1272                 score += faults;
1273         }
1274
1275         return score;
1276 }
1277
1278 /*
1279  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1280  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1281  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1282  * evenly spread out between numa nodes.
1283  */
1284 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1285                                         int dist)
1286 {
1287         unsigned long faults, total_faults;
1288
1289         if (!p->numa_faults)
1290                 return 0;
1291
1292         total_faults = p->total_numa_faults;
1293
1294         if (!total_faults)
1295                 return 0;
1296
1297         faults = task_faults(p, nid);
1298         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1299
1300         return 1000 * faults / total_faults;
1301 }
1302
1303 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1304                                          int dist)
1305 {
1306         unsigned long faults, total_faults;
1307
1308         if (!p->numa_group)
1309                 return 0;
1310
1311         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1312
1313         if (!total_faults)
1314                 return 0;
1315
1316         faults = group_faults(p, nid);
1317         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1318
1319         return 1000 * faults / total_faults;
1320 }
1321
1322 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1323                                 int src_nid, int dst_cpu)
1324 {
1325         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1326         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1327         int last_cpupid, this_cpupid;
1328
1329         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1330
1331         /*
1332          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1333          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1334          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1335          *
1336          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1337          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1338          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1339          *
1340          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1341          * same result twice in a row, given these samples are fully
1342          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1343          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1344          *
1345          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1346          * act on an unlikely task<->page relation.
1347          */
1348         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1349         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1350                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1351                 return false;
1352
1353         /* Always allow migrate on private faults */
1354         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1355                 return true;
1356
1357         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1358         if (!ng)
1359                 return true;
1360
1361         /*
1362          * Destination node is much more heavily used than the source
1363          * node? Allow migration.
1364          */
1365         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1366                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1367                 return true;
1368
1369         /*
1370          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1371          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1372          *
1373          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1374          * --------------- * - > ---------------
1375          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1376          */
1377         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1378                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1379 }
1380
1381 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1382 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1383 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1384 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1385 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1386
1387 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1388 struct numa_stats {
1389         unsigned long nr_running;
1390         unsigned long load;
1391
1392         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1393         unsigned long compute_capacity;
1394
1395         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1396         unsigned long task_capacity;
1397         int has_free_capacity;
1398 };
1399
1400 /*
1401  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1402  */
1403 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1404 {
1405         int smt, cpu, cpus = 0;
1406         unsigned long capacity;
1407
1408         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1409         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1410                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1411
1412                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1413                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1414                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1415
1416                 cpus++;
1417         }
1418
1419         /*
1420          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1421          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1422          * not find this node attractive.
1423          *
1424          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1425          * imbalance and bail there.
1426          */
1427         if (!cpus)
1428                 return;
1429
1430         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1431         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1432         capacity = cpus / smt; /* cores */
1433
1434         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1435                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1436         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1437 }
1438
1439 struct task_numa_env {
1440         struct task_struct *p;
1441
1442         int src_cpu, src_nid;
1443         int dst_cpu, dst_nid;
1444
1445         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1446
1447         int imbalance_pct;
1448         int dist;
1449
1450         struct task_struct *best_task;
1451         long best_imp;
1452         int best_cpu;
1453 };
1454
1455 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1456                              struct task_struct *p, long imp)
1457 {
1458         if (env->best_task)
1459                 put_task_struct(env->best_task);
1460         if (p)
1461                 get_task_struct(p);
1462
1463         env->best_task = p;
1464         env->best_imp = imp;
1465         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1466 }
1467
1468 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1469                                 struct task_numa_env *env)
1470 {
1471         long imb, old_imb;
1472         long orig_src_load, orig_dst_load;
1473         long src_capacity, dst_capacity;
1474
1475         /*
1476          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1477          *
1478          * src_load        dst_load
1479          * ------------ vs ---------
1480          * src_capacity    dst_capacity
1481          */
1482         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1483         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1484
1485         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1486         if (dst_load < src_load)
1487                 swap(dst_load, src_load);
1488
1489         /* Is the difference below the threshold? */
1490         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1491               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1492         if (imb <= 0)
1493                 return false;
1494
1495         /*
1496          * The imbalance is above the allowed threshold.
1497          * Compare it with the old imbalance.
1498          */
1499         orig_src_load = env->src_stats.load;
1500         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1501
1502         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1503                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1504
1505         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1506                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1507
1508         /* Would this change make things worse? */
1509         return (imb > old_imb);
1510 }
1511
1512 /*
1513  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1514  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1515  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1516  * be exchanged with the source task
1517  */
1518 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1519                               long taskimp, long groupimp)
1520 {
1521         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1522         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1523         struct task_struct *cur;
1524         long src_load, dst_load;
1525         long load;
1526         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1527         long moveimp = imp;
1528         int dist = env->dist;
1529
1530         rcu_read_lock();
1531         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1532         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1533                 cur = NULL;
1534
1535         /*
1536          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1537          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1538          */
1539         if (cur == env->p)
1540                 goto unlock;
1541
1542         /*
1543          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1544          * source and destination node. Calculate the total differential for
1545          * the source task and potential destination task. The more negative
1546          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1547          * be incurred if the tasks were swapped.
1548          */
1549         if (cur) {
1550                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1551                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, &cur->cpus_allowed))
1552                         goto unlock;
1553
1554                 /*
1555                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1556                  * in any group then look only at task weights.
1557                  */
1558                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1559                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1560                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1561                         /*
1562                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1563                          * tasks within a group over tiny differences.
1564                          */
1565                         if (cur->numa_group)
1566                                 imp -= imp/16;
1567                 } else {
1568                         /*
1569                          * Compare the group weights. If a task is all by
1570                          * itself (not part of a group), use the task weight
1571                          * instead.
1572                          */
1573                         if (cur->numa_group)
1574                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1575                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1576                         else
1577                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1578                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1579                 }
1580         }
1581
1582         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1583                 goto unlock;
1584
1585         if (!cur) {
1586                 /* Is there capacity at our destination? */
1587                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1588                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1589                         goto unlock;
1590
1591                 goto balance;
1592         }
1593
1594         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1595         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1596                         dst_rq->nr_running == 1)
1597                 goto assign;
1598
1599         /*
1600          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1601          */
1602 balance:
1603         load = task_h_load(env->p);
1604         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1605         src_load = env->src_stats.load - load;
1606
1607         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1608                 /*
1609                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1610                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1611                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1612                  * so an actually idle CPU will win.
1613                  */
1614                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1615                         imp = moveimp - 1;
1616                         cur = NULL;
1617                         goto assign;
1618                 }
1619         }
1620
1621         if (imp <= env->best_imp)
1622                 goto unlock;
1623
1624         if (cur) {
1625                 load = task_h_load(cur);
1626                 dst_load -= load;
1627                 src_load += load;
1628         }
1629
1630         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1631                 goto unlock;
1632
1633         /*
1634          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1635          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1636          */
1637         if (!cur) {
1638                 /*
1639                  * select_idle_siblings() uses an per-cpu cpumask that
1640                  * can be used from IRQ context.
1641                  */
1642                 local_irq_disable();
1643                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1644                                                    env->dst_cpu);
1645                 local_irq_enable();
1646         }
1647
1648 assign:
1649         task_numa_assign(env, cur, imp);
1650 unlock:
1651         rcu_read_unlock();
1652 }
1653
1654 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1655                                 long taskimp, long groupimp)
1656 {
1657         int cpu;
1658
1659         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1660                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1661                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &env->p->cpus_allowed))
1662                         continue;
1663
1664                 env->dst_cpu = cpu;
1665                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1666         }
1667 }
1668
1669 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1670 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1671 {
1672         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1673         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1674
1675         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1676                 return false;
1677
1678         /*
1679          * Only consider a task move if the source has a higher load
1680          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1681          *
1682          *      src->load                dst->load
1683          * --------------------- vs ---------------------
1684          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1685          */
1686         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1687
1688             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1689                 return true;
1690
1691         return false;
1692 }
1693
1694 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1695 {
1696         struct task_numa_env env = {
1697                 .p = p,
1698
1699                 .src_cpu = task_cpu(p),
1700                 .src_nid = task_node(p),
1701
1702                 .imbalance_pct = 112,
1703
1704                 .best_task = NULL,
1705                 .best_imp = 0,
1706                 .best_cpu = -1,
1707         };
1708         struct sched_domain *sd;
1709         unsigned long taskweight, groupweight;
1710         int nid, ret, dist;
1711         long taskimp, groupimp;
1712
1713         /*
1714          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1715          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1716          *
1717          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1718          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1719          * to satisfy here.
1720          */
1721         rcu_read_lock();
1722         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1723         if (sd)
1724                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1725         rcu_read_unlock();
1726
1727         /*
1728          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1729          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1730          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1731          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1732          */
1733         if (unlikely(!sd)) {
1734                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1735                 return -EINVAL;
1736         }
1737
1738         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1739         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1740         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1741         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1742         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1743         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1744         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1745         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1746
1747         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1748         if (numa_has_capacity(&env))
1749                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1750
1751         /*
1752          * Look at other nodes in these cases:
1753          * - there is no space available on the preferred_nid
1754          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1755          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1756          *   we need to check other locations.
1757          */
1758         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1759                 for_each_online_node(nid) {
1760                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1761                                 continue;
1762
1763                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1764                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1765                                                 dist != env.dist) {
1766                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1767                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1768                         }
1769
1770                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1771                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1772                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1773                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1774                                 continue;
1775
1776                         env.dist = dist;
1777                         env.dst_nid = nid;
1778                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1779                         if (numa_has_capacity(&env))
1780                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1781                 }
1782         }
1783
1784         /*
1785          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1786          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1787          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1788          * settle down.
1789          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1790          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1791          */
1792         if (p->numa_group) {
1793                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1794
1795                 if (env.best_cpu == -1)
1796                         nid = env.src_nid;
1797                 else
1798                         nid = env.dst_nid;
1799
1800                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1801                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1802         }
1803
1804         /* No better CPU than the current one was found. */
1805         if (env.best_cpu == -1)
1806                 return -EAGAIN;
1807
1808         /*
1809          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1810          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1811          */
1812         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1813
1814         if (env.best_task == NULL) {
1815                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1816                 if (ret != 0)
1817                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1818                 return ret;
1819         }
1820
1821         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1822         if (ret != 0)
1823                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1824         put_task_struct(env.best_task);
1825         return ret;
1826 }
1827
1828 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1829 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1830 {
1831         unsigned long interval = HZ;
1832
1833         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1834         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1835                 return;
1836
1837         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1838         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1839         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1840
1841         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1842         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1843                 return;
1844
1845         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1846         task_numa_migrate(p);
1847 }
1848
1849 /*
1850  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1851  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1852  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1853  * located.
1854  */
1855 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1856 {
1857         unsigned long faults, max_faults = 0;
1858         int nid, active_nodes = 0;
1859
1860         for_each_online_node(nid) {
1861                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1862                 if (faults > max_faults)
1863                         max_faults = faults;
1864         }
1865
1866         for_each_online_node(nid) {
1867                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1868                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1869                         active_nodes++;
1870         }
1871
1872         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1873         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1874 }
1875
1876 /*
1877  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1878  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1879  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1880  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1881  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1882  */
1883 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1884 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1885
1886 /*
1887  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1888  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1889  * the page accesses are shared with other processes.
1890  * Otherwise, decrease the scan period.
1891  */
1892 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1893                         unsigned long shared, unsigned long private)
1894 {
1895         unsigned int period_slot;
1896         int ratio;
1897         int diff;
1898
1899         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1900         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1901
1902         /*
1903          * If there were no record hinting faults then either the task is
1904          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1905          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1906          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1907          * node is overloaded. In either case, scan slower
1908          */
1909         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1910                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1911                         p->numa_scan_period << 1);
1912
1913                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1914                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1915
1916                 return;
1917         }
1918
1919         /*
1920          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1921          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1922          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1923          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1924          */
1925         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1926         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1927         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1928                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1929                 if (!slot)
1930                         slot = 1;
1931                 diff = slot * period_slot;
1932         } else {
1933                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1934
1935                 /*
1936                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1937                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1938                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1939                  * speaking the intent is that there is little point
1940                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1941                  * simply bounce migrations uselessly
1942                  */
1943                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1944                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1945         }
1946
1947         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1948                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1949         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1950 }
1951
1952 /*
1953  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1954  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1955  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1956  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1957  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1958  */
1959 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1960 {
1961         u64 runtime, delta, now;
1962         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1963         now = p->se.exec_start;
1964         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1965
1966         if (p->last_task_numa_placement) {
1967                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1968                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1969         } else {
1970                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1971                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1972         }
1973
1974         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1975         p->last_task_numa_placement = now;
1976
1977         return delta;
1978 }
1979
1980 /*
1981  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1982  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1983  * otherwise workloads might not converge.
1984  */
1985 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1986 {
1987         nodemask_t nodes;
1988         int dist;
1989
1990         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1991         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1992                 return nid;
1993
1994         /*
1995          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1996          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1997          * both the node itself, and on nearby nodes.
1998          */
1999         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
2000                 unsigned long score, max_score = 0;
2001                 int node, max_node = nid;
2002
2003                 dist = sched_max_numa_distance;
2004
2005                 for_each_online_node(node) {
2006                         score = group_weight(p, node, dist);
2007                         if (score > max_score) {
2008                                 max_score = score;
2009                                 max_node = node;
2010                         }
2011                 }
2012                 return max_node;
2013         }
2014
2015         /*
2016          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
2017          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
2018          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
2019          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
2020          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
2021          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
2022          * keep the complexity of the search down.
2023          */
2024         nodes = node_online_map;
2025         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
2026                 unsigned long max_faults = 0;
2027                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
2028                 int a, b;
2029
2030                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
2031                 if (!find_numa_distance(dist))
2032                         continue;
2033
2034                 for_each_node_mask(a, nodes) {
2035                         unsigned long faults = 0;
2036                         nodemask_t this_group;
2037                         nodes_clear(this_group);
2038
2039                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
2040                         for_each_node_mask(b, nodes) {
2041                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
2042                                         faults += group_faults(p, b);
2043                                         node_set(b, this_group);
2044                                         node_clear(b, nodes);
2045                                 }
2046                         }
2047
2048                         /* Remember the top group. */
2049                         if (faults > max_faults) {
2050                                 max_faults = faults;
2051                                 max_group = this_group;
2052                                 /*
2053                                  * subtle: at the smallest distance there is
2054                                  * just one node left in each "group", the
2055                                  * winner is the preferred nid.
2056                                  */
2057                                 nid = a;
2058                         }
2059                 }
2060                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2061                 if (!max_faults)
2062                         break;
2063                 nodes = max_group;
2064         }
2065         return nid;
2066 }
2067
2068 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2069 {
2070         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2071         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2072         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2073         unsigned long total_faults;
2074         u64 runtime, period;
2075         spinlock_t *group_lock = NULL;
2076
2077         /*
2078          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2079          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2080          * that the field is read in a single access:
2081          */
2082         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2083         if (p->numa_scan_seq == seq)
2084                 return;
2085         p->numa_scan_seq = seq;
2086         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2087
2088         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2089                        p->numa_faults_locality[1];
2090         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2091
2092         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2093         if (p->numa_group) {
2094                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2095                 spin_lock_irq(group_lock);
2096         }
2097
2098         /* Find the node with the highest number of faults */
2099         for_each_online_node(nid) {
2100                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2101                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2102                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2103                 int priv;
2104
2105                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2106                         long diff, f_diff, f_weight;
2107
2108                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2109                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2110                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2111                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2112
2113                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2114                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2115                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2116                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2117
2118                         /*
2119                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2120                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2121                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2122                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2123                          * faults are less important.
2124                          */
2125                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2126                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2127                                    (total_faults + 1);
2128                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2129                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2130
2131                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2132                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2133                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2134                         p->total_numa_faults += diff;
2135                         if (p->numa_group) {
2136                                 /*
2137                                  * safe because we can only change our own group
2138                                  *
2139                                  * mem_idx represents the offset for a given
2140                                  * nid and priv in a specific region because it
2141                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2142                                  */
2143                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2144                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2145                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2146                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2147                         }
2148                 }
2149
2150                 if (faults > max_faults) {
2151                         max_faults = faults;
2152                         max_nid = nid;
2153                 }
2154
2155                 if (group_faults > max_group_faults) {
2156                         max_group_faults = group_faults;
2157                         max_group_nid = nid;
2158                 }
2159         }
2160
2161         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2162
2163         if (p->numa_group) {
2164                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2165                 spin_unlock_irq(group_lock);
2166                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2167         }
2168
2169         if (max_faults) {
2170                 /* Set the new preferred node */
2171                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2172                         sched_setnuma(p, max_nid);
2173
2174                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2175                         numa_migrate_preferred(p);
2176         }
2177 }
2178
2179 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2180 {
2181         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2182 }
2183
2184 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2185 {
2186         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2187                 kfree_rcu(grp, rcu);
2188 }
2189
2190 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2191                         int *priv)
2192 {
2193         struct numa_group *grp, *my_grp;
2194         struct task_struct *tsk;
2195         bool join = false;
2196         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2197         int i;
2198
2199         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2200                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2201                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2202
2203                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2204                 if (!grp)
2205                         return;
2206
2207                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2208                 grp->active_nodes = 1;
2209                 grp->max_faults_cpu = 0;
2210                 spin_lock_init(&grp->lock);
2211                 grp->gid = p->pid;
2212                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2213                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2214                                                 nr_node_ids;
2215
2216                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2217                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2218
2219                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2220
2221                 grp->nr_tasks++;
2222                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2223         }
2224
2225         rcu_read_lock();
2226         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2227
2228         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2229                 goto no_join;
2230
2231         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2232         if (!grp)
2233                 goto no_join;
2234
2235         my_grp = p->numa_group;
2236         if (grp == my_grp)
2237                 goto no_join;
2238
2239         /*
2240          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2241          * the other task will join us.
2242          */
2243         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2244                 goto no_join;
2245
2246         /*
2247          * Tie-break on the grp address.
2248          */
2249         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2250                 goto no_join;
2251
2252         /* Always join threads in the same process. */
2253         if (tsk->mm == current->mm)
2254                 join = true;
2255
2256         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2257         if (flags & TNF_SHARED)
2258                 join = true;
2259
2260         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2261         *priv = !join;
2262
2263         if (join && !get_numa_group(grp))
2264                 goto no_join;
2265
2266         rcu_read_unlock();
2267
2268         if (!join)
2269                 return;
2270
2271         BUG_ON(irqs_disabled());
2272         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2273
2274         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2275                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2276                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2277         }
2278         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2279         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2280
2281         my_grp->nr_tasks--;
2282         grp->nr_tasks++;
2283
2284         spin_unlock(&my_grp->lock);
2285         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2286
2287         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2288
2289         put_numa_group(my_grp);
2290         return;
2291
2292 no_join:
2293         rcu_read_unlock();
2294         return;
2295 }
2296
2297 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2298 {
2299         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2300         void *numa_faults = p->numa_faults;
2301         unsigned long flags;
2302         int i;
2303
2304         if (grp) {
2305                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2306                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2307                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2308                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2309
2310                 grp->nr_tasks--;
2311                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2312                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2313                 put_numa_group(grp);
2314         }
2315
2316         p->numa_faults = NULL;
2317         kfree(numa_faults);
2318 }
2319
2320 /*
2321  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2322  */
2323 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2324 {
2325         struct task_struct *p = current;
2326         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2327         int cpu_node = task_node(current);
2328         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2329         struct numa_group *ng;
2330         int priv;
2331
2332         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2333                 return;
2334
2335         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2336         if (!p->mm)
2337                 return;
2338
2339         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2340         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2341                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2342                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2343
2344                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2345                 if (!p->numa_faults)
2346                         return;
2347
2348                 p->total_numa_faults = 0;
2349                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2350         }
2351
2352         /*
2353          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2354          * to be private if the accessing pid has not changed
2355          */
2356         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2357                 priv = 1;
2358         } else {
2359                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2360                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2361                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2362         }
2363
2364         /*
2365          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2366          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2367          * actively using should be counted as local. This allows the
2368          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2369          */
2370         ng = p->numa_group;
2371         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2372                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2373                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2374                 local = 1;
2375
2376         task_numa_placement(p);
2377
2378         /*
2379          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2380          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2381          */
2382         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2383                 numa_migrate_preferred(p);
2384
2385         if (migrated)
2386                 p->numa_pages_migrated += pages;
2387         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2388                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2389
2390         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2391         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2392         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2393 }
2394
2395 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2396 {
2397         /*
2398          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2399          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2400          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2401          * much of an issue though, since this is just used for
2402          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2403          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2404          */
2405         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2406         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2407 }
2408
2409 /*
2410  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2411  * Triggered from task_tick_numa().
2412  */
2413 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2414 {
2415         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2416         struct task_struct *p = current;
2417         struct mm_struct *mm = p->mm;
2418         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2419         struct vm_area_struct *vma;
2420         unsigned long start, end;
2421         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2422         long pages, virtpages;
2423
2424         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2425
2426         work->next = work; /* protect against double add */
2427         /*
2428          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2429          *
2430          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2431          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2432          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2433          * work.
2434          */
2435         if (p->flags & PF_EXITING)
2436                 return;
2437
2438         if (!mm->numa_next_scan) {
2439                 mm->numa_next_scan = now +
2440                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2441         }
2442
2443         /*
2444          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2445          */
2446         migrate = mm->numa_next_scan;
2447         if (time_before(now, migrate))
2448                 return;
2449
2450         if (p->numa_scan_period == 0) {
2451                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2452                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2453         }
2454
2455         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2456         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2457                 return;
2458
2459         /*
2460          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2461          * the next time around.
2462          */
2463         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2464
2465         start = mm->numa_scan_offset;
2466         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2467         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2468         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2469         if (!pages)
2470                 return;
2471
2472
2473         if (!down_read_trylock(&mm->mmap_sem))
2474                 return;
2475         vma = find_vma(mm, start);
2476         if (!vma) {
2477                 reset_ptenuma_scan(p);
2478                 start = 0;
2479                 vma = mm->mmap;
2480         }
2481         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2482                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2483                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2484                         continue;
2485                 }
2486
2487                 /*
2488                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2489                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2490                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2491                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2492                  */
2493                 if (!vma->vm_mm ||
2494                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2495                         continue;
2496
2497                 /*
2498                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2499                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2500                  */
2501                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2502                         continue;
2503
2504                 do {
2505                         start = max(start, vma->vm_start);
2506                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2507                         end = min(end, vma->vm_end);
2508                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2509
2510                         /*
2511                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2512                          * hpages that have at least one present PTE that
2513                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2514                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2515                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2516                          * areas faster.
2517                          */
2518                         if (nr_pte_updates)
2519                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2520                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2521
2522                         start = end;
2523                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2524                                 goto out;
2525
2526                         cond_resched();
2527                 } while (end != vma->vm_end);
2528         }
2529
2530 out:
2531         /*
2532          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2533          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2534          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2535          * scanner to the start so check it now.
2536          */
2537         if (vma)
2538                 mm->numa_scan_offset = start;
2539         else
2540                 reset_ptenuma_scan(p);
2541         up_read(&mm->mmap_sem);
2542
2543         /*
2544          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2545          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2546          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2547          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2548          */
2549         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2550                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2551                 p->node_stamp += 32 * diff;
2552         }
2553 }
2554
2555 /*
2556  * Drive the periodic memory faults..
2557  */
2558 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2559 {
2560         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2561         u64 period, now;
2562
2563         /*
2564          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2565          */
2566         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2567                 return;
2568
2569         /*
2570          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2571          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2572          * task needs to have done some actual work before we bother with
2573          * NUMA placement.
2574          */
2575         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2576         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2577
2578         if (now > curr->node_stamp + period) {
2579                 if (!curr->node_stamp)
2580                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2581                 curr->node_stamp += period;
2582
2583                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2584                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2585                         task_work_add(curr, work, true);
2586                 }
2587         }
2588 }
2589 #else
2590 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2591 {
2592 }
2593
2594 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2595 {
2596 }
2597
2598 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2599 {
2600 }
2601 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2602
2603 static void
2604 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2605 {
2606         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2607         if (!parent_entity(se))
2608                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2609 #ifdef CONFIG_SMP
2610         if (entity_is_task(se)) {
2611                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2612
2613                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2614                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2615         }
2616 #endif
2617         cfs_rq->nr_running++;
2618 }
2619
2620 static void
2621 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2622 {
2623         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2624         if (!parent_entity(se))
2625                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2626 #ifdef CONFIG_SMP
2627         if (entity_is_task(se)) {
2628                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2629                 list_del_init(&se->group_node);
2630         }
2631 #endif
2632         cfs_rq->nr_running--;
2633 }
2634
2635 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2636 # ifdef CONFIG_SMP
2637 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2638 {
2639         long tg_weight, load, shares;
2640
2641         /*
2642          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2643          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2644          * the shares for small weight interactive tasks.
2645          */
2646         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2647
2648         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2649
2650         /* Ensure tg_weight >= load */
2651         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2652         tg_weight += load;
2653
2654         shares = (tg->shares * load);
2655         if (tg_weight)
2656                 shares /= tg_weight;
2657
2658         /*
2659          * MIN_SHARES has to be unscaled here to support per-CPU partitioning
2660          * of a group with small tg->shares value. It is a floor value which is
2661          * assigned as a minimum load.weight to the sched_entity representing
2662          * the group on a CPU.
2663          *
2664          * E.g. on 64-bit for a group with tg->shares of scale_load(15)=15*1024
2665          * on an 8-core system with 8 tasks each runnable on one CPU shares has
2666          * to be 15*1024*1/8=1920 instead of scale_load(MIN_SHARES)=2*1024. In
2667          * case no task is runnable on a CPU MIN_SHARES=2 should be returned
2668          * instead of 0.
2669          */
2670         if (shares < MIN_SHARES)
2671                 shares = MIN_SHARES;
2672         if (shares > tg->shares)
2673                 shares = tg->shares;
2674
2675         return shares;
2676 }
2677 # else /* CONFIG_SMP */
2678 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2679 {
2680         return tg->shares;
2681 }
2682 # endif /* CONFIG_SMP */
2683
2684 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2685                             unsigned long weight)
2686 {
2687         if (se->on_rq) {
2688                 /* commit outstanding execution time */
2689                 if (cfs_rq->curr == se)
2690                         update_curr(cfs_rq);
2691                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2692         }
2693
2694         update_load_set(&se->load, weight);
2695
2696         if (se->on_rq)
2697                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2698 }
2699
2700 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2701
2702 static void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2703 {
2704         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2705         struct task_group *tg;
2706         long shares;
2707
2708         if (!cfs_rq)
2709                 return;
2710
2711         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
2712                 return;
2713
2714         tg = cfs_rq->tg;
2715
2716 #ifndef CONFIG_SMP
2717         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2718                 return;
2719 #endif
2720         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2721
2722         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2723 }
2724
2725 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2726 static inline void update_cfs_shares(struct sched_entity *se)
2727 {
2728 }
2729 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2730
2731 #ifdef CONFIG_SMP
2732 /*
2733  * Approximate:
2734  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2735  */
2736 static u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2737 {
2738         unsigned int local_n;
2739
2740         if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2741                 return 0;
2742
2743         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2744         local_n = n;
2745
2746         /*
2747          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2748          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2749          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2750          *
2751          * To achieve constant time decay_load.
2752          */
2753         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2754                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2755                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2756         }
2757
2758         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2759         return val;
2760 }
2761
2762 static u32 __accumulate_pelt_segments(u64 periods, u32 d1, u32 d3)
2763 {
2764         u32 c1, c2, c3 = d3; /* y^0 == 1 */
2765
2766         /*
2767          * c1 = d1 y^p
2768          */
2769         c1 = decay_load((u64)d1, periods);
2770
2771         /*
2772          *            p-1
2773          * c2 = 1024 \Sum y^n
2774          *            n=1
2775          *
2776          *              inf        inf
2777          *    = 1024 ( \Sum y^n - \Sum y^n - y^0 )
2778          *              n=0        n=p
2779          */
2780         c2 = LOAD_AVG_MAX - decay_load(LOAD_AVG_MAX, periods) - 1024;
2781
2782         return c1 + c2 + c3;
2783 }
2784
2785 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2786
2787 /*
2788  * Accumulate the three separate parts of the sum; d1 the remainder
2789  * of the last (incomplete) period, d2 the span of full periods and d3
2790  * the remainder of the (incomplete) current period.
2791  *
2792  *           d1          d2           d3
2793  *           ^           ^            ^
2794  *           |           |            |
2795  *         |<->|<----------------->|<--->|
2796  * ... |---x---|------| ... |------|-----x (now)
2797  *
2798  *                           p-1
2799  * u' = (u + d1) y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0
2800  *                           n=1
2801  *
2802  *    = u y^p +                                 (Step 1)
2803  *
2804  *                     p-1
2805  *      d1 y^p + 1024 \Sum y^n + d3 y^0         (Step 2)
2806  *                     n=1
2807  */
2808 static __always_inline u32
2809 accumulate_sum(u64 delta, int cpu, struct sched_avg *sa,
2810                unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2811 {
2812         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2813         u32 contrib = (u32)delta; /* p == 0 -> delta < 1024 */
2814         u64 periods;
2815
2816         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2817         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2818
2819         delta += sa->period_contrib;
2820         periods = delta / 1024; /* A period is 1024us (~1ms) */
2821
2822         /*
2823          * Step 1: decay old *_sum if we crossed period boundaries.
2824          */
2825         if (periods) {
2826                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods);
2827                 if (cfs_rq) {
2828                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2829                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods);
2830                 }
2831                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods);
2832
2833                 /*
2834                  * Step 2
2835                  */
2836                 delta %= 1024;
2837                 contrib = __accumulate_pelt_segments(periods,
2838                                 1024 - sa->period_contrib, delta);
2839         }
2840         sa->period_contrib = delta;
2841
2842         contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2843         if (weight) {
2844                 sa->load_sum += weight * contrib;
2845                 if (cfs_rq)
2846                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2847         }
2848         if (running)
2849                 sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2850
2851         return periods;
2852 }
2853
2854 /*
2855  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2856  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2857  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2858  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2859  *
2860  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2861  *      p0            p1           p2
2862  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2863  *
2864  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2865  *
2866  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2867  * following representation of historical load:
2868  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2869  *
2870  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2871  *   y^32 = 0.5
2872  *
2873  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2874  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2875  * (u_0).
2876  *
2877  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2878  * sum again by y is sufficient to update:
2879  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2880  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2881  */
2882 static __always_inline int
2883 ___update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2884                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2885 {
2886         u64 delta;
2887
2888         delta = now - sa->last_update_time;
2889         /*
2890          * This should only happen when time goes backwards, which it
2891          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2892          */
2893         if ((s64)delta < 0) {
2894                 sa->last_update_time = now;
2895                 return 0;
2896         }
2897
2898         /*
2899          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2900          * approximation of 1us and fast to compute.
2901          */
2902         delta >>= 10;
2903         if (!delta)
2904                 return 0;
2905
2906         sa->last_update_time += delta << 10;
2907
2908         /*
2909          * Now we know we crossed measurement unit boundaries. The *_avg
2910          * accrues by two steps:
2911          *
2912          * Step 1: accumulate *_sum since last_update_time. If we haven't
2913          * crossed period boundaries, finish.
2914          */
2915         if (!accumulate_sum(delta, cpu, sa, weight, running, cfs_rq))
2916                 return 0;
2917
2918         /*
2919          * Step 2: update *_avg.
2920          */
2921         sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib);
2922         if (cfs_rq) {
2923                 cfs_rq->runnable_load_avg =
2924                         div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib);
2925         }
2926         sa->util_avg = sa->util_sum / (LOAD_AVG_MAX - 1024 + sa->period_contrib);
2927
2928         return 1;
2929 }
2930
2931 static int
2932 __update_load_avg_blocked_se(u64 now, int cpu, struct sched_entity *se)
2933 {
2934         return ___update_load_avg(now, cpu, &se->avg, 0, 0, NULL);
2935 }
2936
2937 static int
2938 __update_load_avg_se(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2939 {
2940         return ___update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2941                                   se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2942                                   cfs_rq->curr == se, NULL);
2943 }
2944
2945 static int
2946 __update_load_avg_cfs_rq(u64 now, int cpu, struct cfs_rq *cfs_rq)
2947 {
2948         return ___update_load_avg(now, cpu, &cfs_rq->avg,
2949                         scale_load_down(cfs_rq->load.weight),
2950                         cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2951 }
2952
2953 /*
2954  * Signed add and clamp on underflow.
2955  *
2956  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2957  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2958  * values.
2959  */
2960 #define add_positive(_ptr, _val) do {                           \
2961         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2962         typeof(_val) val = (_val);                              \
2963         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2964                                                                 \
2965         res = var + val;                                        \
2966                                                                 \
2967         if (val < 0 && res > var)                               \
2968                 res = 0;                                        \
2969                                                                 \
2970         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2971 } while (0)
2972
2973 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2974 /**
2975  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
2976  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
2977  * @force: update regardless of how small the difference
2978  *
2979  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
2980  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
2981  * considerations.
2982  *
2983  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
2984  * differential update where we store the last value we propagated. This in
2985  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
2986  *
2987  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share() (which is
2988  * done) and effective_load() (which is not done because it is too costly).
2989  */
2990 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2991 {
2992         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2993
2994         /*
2995          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2996          */
2997         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2998                 return;
2999
3000         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
3001                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
3002                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
3003         }
3004 }
3005
3006 /*
3007  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
3008  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
3009  * including the state of rq->lock, should be made.
3010  */
3011 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
3012                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
3013 {
3014         u64 p_last_update_time;
3015         u64 n_last_update_time;
3016
3017         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3018                 return;
3019
3020         /*
3021          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
3022          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
3023          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
3024          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
3025          * the wakee more load sounds not bad.
3026          */
3027         if (!(se->avg.last_update_time && prev))
3028                 return;
3029
3030 #ifndef CONFIG_64BIT
3031         {
3032                 u64 p_last_update_time_copy;
3033                 u64 n_last_update_time_copy;
3034
3035                 do {
3036                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
3037                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
3038
3039                         smp_rmb();
3040
3041                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3042                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3043
3044                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
3045                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
3046         }
3047 #else
3048         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
3049         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
3050 #endif
3051         __update_load_avg_blocked_se(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)), se);
3052         se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
3053 }
3054
3055 /* Take into account change of utilization of a child task group */
3056 static inline void
3057 update_tg_cfs_util(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3058 {
3059         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3060         long delta = gcfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg;
3061
3062         /* Nothing to update */
3063         if (!delta)
3064                 return;
3065
3066         /* Set new sched_entity's utilization */
3067         se->avg.util_avg = gcfs_rq->avg.util_avg;
3068         se->avg.util_sum = se->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3069
3070         /* Update parent cfs_rq utilization */
3071         add_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, delta);
3072         cfs_rq->avg.util_sum = cfs_rq->avg.util_avg * LOAD_AVG_MAX;
3073 }
3074
3075 /* Take into account change of load of a child task group */
3076 static inline void
3077 update_tg_cfs_load(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3078 {
3079         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3080         long delta, load = gcfs_rq->avg.load_avg;
3081
3082         /*
3083          * If the load of group cfs_rq is null, the load of the
3084          * sched_entity will also be null so we can skip the formula
3085          */
3086         if (load) {
3087                 long tg_load;
3088
3089                 /* Get tg's load and ensure tg_load > 0 */
3090                 tg_load = atomic_long_read(&gcfs_rq->tg->load_avg) + 1;
3091
3092                 /* Ensure tg_load >= load and updated with current load*/
3093                 tg_load -= gcfs_rq->tg_load_avg_contrib;
3094                 tg_load += load;
3095
3096                 /*
3097                  * We need to compute a correction term in the case that the
3098                  * task group is consuming more CPU than a task of equal
3099                  * weight. A task with a weight equals to tg->shares will have
3100                  * a load less or equal to scale_load_down(tg->shares).
3101                  * Similarly, the sched_entities that represent the task group
3102                  * at parent level, can't have a load higher than
3103                  * scale_load_down(tg->shares). And the Sum of sched_entities'
3104                  * load must be <= scale_load_down(tg->shares).
3105                  */
3106                 if (tg_load > scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares)) {
3107                         /* scale gcfs_rq's load into tg's shares*/
3108                         load *= scale_load_down(gcfs_rq->tg->shares);
3109                         load /= tg_load;
3110                 }
3111         }
3112
3113         delta = load - se->avg.load_avg;
3114
3115         /* Nothing to update */
3116         if (!delta)
3117                 return;
3118
3119         /* Set new sched_entity's load */
3120         se->avg.load_avg = load;
3121         se->avg.load_sum = se->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3122
3123         /* Update parent cfs_rq load */
3124         add_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, delta);
3125         cfs_rq->avg.load_sum = cfs_rq->avg.load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3126
3127         /*
3128          * If the sched_entity is already enqueued, we also have to update the
3129          * runnable load avg.
3130          */
3131         if (se->on_rq) {
3132                 /* Update parent cfs_rq runnable_load_avg */
3133                 add_positive(&cfs_rq->runnable_load_avg, delta);
3134                 cfs_rq->runnable_load_sum = cfs_rq->runnable_load_avg * LOAD_AVG_MAX;
3135         }
3136 }
3137
3138 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq)
3139 {
3140         cfs_rq->propagate_avg = 1;
3141 }
3142
3143 static inline int test_and_clear_tg_cfs_propagate(struct sched_entity *se)
3144 {
3145         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
3146
3147         if (!cfs_rq->propagate_avg)
3148                 return 0;
3149
3150         cfs_rq->propagate_avg = 0;
3151         return 1;
3152 }
3153
3154 /* Update task and its cfs_rq load average */
3155 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3156 {
3157         struct cfs_rq *cfs_rq;
3158
3159         if (entity_is_task(se))
3160                 return 0;
3161
3162         if (!test_and_clear_tg_cfs_propagate(se))
3163                 return 0;
3164
3165         cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3166
3167         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3168
3169         update_tg_cfs_util(cfs_rq, se);
3170         update_tg_cfs_load(cfs_rq, se);
3171
3172         return 1;
3173 }
3174
3175 /*
3176  * Check if we need to update the load and the utilization of a blocked
3177  * group_entity:
3178  */
3179 static inline bool skip_blocked_update(struct sched_entity *se)
3180 {
3181         struct cfs_rq *gcfs_rq = group_cfs_rq(se);
3182
3183         /*
3184          * If sched_entity still have not zero load or utilization, we have to
3185          * decay it:
3186          */
3187         if (se->avg.load_avg || se->avg.util_avg)
3188                 return false;
3189
3190         /*
3191          * If there is a pending propagation, we have to update the load and
3192          * the utilization of the sched_entity:
3193          */
3194         if (gcfs_rq->propagate_avg)
3195                 return false;
3196
3197         /*
3198          * Otherwise, the load and the utilization of the sched_entity is
3199          * already zero and there is no pending propagation, so it will be a
3200          * waste of time to try to decay it:
3201          */
3202         return true;
3203 }
3204
3205 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3206
3207 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
3208
3209 static inline int propagate_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3210 {
3211         return 0;
3212 }
3213
3214 static inline void set_tg_cfs_propagate(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3215
3216 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
3217
3218 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
3219 {
3220         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
3221                 /*
3222                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
3223                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
3224                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
3225                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
3226                  * the next tick/schedule should update.
3227                  *
3228                  * It will not get called when we go idle, because the idle
3229                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
3230                  * number include things like RT tasks.
3231                  *
3232                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
3233                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
3234                  *
3235                  * See cpu_util().
3236                  */
3237                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
3238         }
3239 }
3240
3241 /*
3242  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
3243  *
3244  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
3245  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
3246  * values.
3247  */
3248 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3249         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3250         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3251         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3252         res = var - val;                                        \
3253         if (res > var)                                          \
3254                 res = 0;                                        \
3255         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3256 } while (0)
3257
3258 /**
3259  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3260  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3261  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3262  * @update_freq: should we call cfs_rq_util_change() or will the call do so
3263  *
3264  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3265  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3266  * post_init_entity_util_avg().
3267  *
3268  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3269  *
3270  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3271  *
3272  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3273  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3274  */
3275 static inline int
3276 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3277 {
3278         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3279         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
3280
3281         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3282                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3283                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3284                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3285                 removed_load = 1;
3286                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3287         }
3288
3289         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3290                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3291                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3292                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3293                 removed_util = 1;
3294                 set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3295         }
3296
3297         decayed = __update_load_avg_cfs_rq(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
3298
3299 #ifndef CONFIG_64BIT
3300         smp_wmb();
3301         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3302 #endif
3303
3304         if (update_freq && (decayed || removed_util))
3305                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3306
3307         return decayed || removed_load;
3308 }
3309
3310 /*
3311  * Optional action to be done while updating the load average
3312  */
3313 #define UPDATE_TG       0x1
3314 #define SKIP_AGE_LOAD   0x2
3315
3316 /* Update task and its cfs_rq load average */
3317 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int flags)
3318 {
3319         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3320         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3321         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3322         int cpu = cpu_of(rq);
3323         int decayed;
3324
3325         /*
3326          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3327          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3328          */
3329         if (se->avg.last_update_time && !(flags & SKIP_AGE_LOAD))
3330                 __update_load_avg_se(now, cpu, cfs_rq, se);
3331
3332         decayed  = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true);
3333         decayed |= propagate_entity_load_avg(se);
3334
3335         if (decayed && (flags & UPDATE_TG))
3336                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3337 }
3338
3339 /**
3340  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3341  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3342  * @se: sched_entity to attach
3343  *
3344  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3345  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3346  */
3347 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3348 {
3349         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3350         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3351         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3352         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3353         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3354         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3355
3356         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3357 }
3358
3359 /**
3360  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3361  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3362  * @se: sched_entity to detach
3363  *
3364  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3365  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3366  */
3367 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3368 {
3369
3370         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3371         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3372         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3373         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3374         set_tg_cfs_propagate(cfs_rq);
3375
3376         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3377 }
3378
3379 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3380 static inline void
3381 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3382 {
3383         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3384
3385         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3386         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3387
3388         if (!sa->last_update_time) {
3389                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3390                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3391         }
3392 }
3393
3394 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3395 static inline void
3396 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3397 {
3398         cfs_rq->runnable_load_avg =
3399                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3400         cfs_rq->runnable_load_sum =
3401                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3402 }
3403
3404 #ifndef CONFIG_64BIT
3405 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3406 {
3407         u64 last_update_time_copy;
3408         u64 last_update_time;
3409
3410         do {
3411                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3412                 smp_rmb();
3413                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3414         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3415
3416         return last_update_time;
3417 }
3418 #else
3419 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3420 {
3421         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3422 }
3423 #endif
3424
3425 /*
3426  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
3427  * the previous rq.
3428  */
3429 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3430 {
3431         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3432         u64 last_update_time;
3433
3434         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3435         __update_load_avg_blocked_se(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), se);
3436 }
3437
3438 /*
3439  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3440  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3441  */
3442 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3443 {
3444         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3445
3446         /*
3447          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3448          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3449          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3450          *
3451          * Similarly for groups, they will have passed through
3452          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3453          * calls this.
3454          */
3455
3456         sync_entity_load_avg(se);
3457         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3458         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3459 }
3460
3461 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3462 {
3463         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3464 }
3465
3466 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3467 {
3468         return cfs_rq->avg.load_avg;
3469 }
3470
3471 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf);
3472
3473 #else /* CONFIG_SMP */
3474
3475 static inline int
3476 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3477 {
3478         return 0;
3479 }
3480
3481 #define UPDATE_TG       0x0
3482 #define SKIP_AGE_LOAD   0x0
3483
3484 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used1)
3485 {
3486         cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq_of(se)), 0);
3487 }
3488
3489 static inline void
3490 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3491 static inline void
3492 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3493 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3494
3495 static inline void
3496 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3497 static inline void
3498 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3499
3500 static inline int idle_balance(struct rq *rq, struct rq_flags *rf)
3501 {
3502         return 0;
3503 }
3504
3505 #endif /* CONFIG_SMP */
3506
3507 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3508 {
3509 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3510         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3511
3512         if (d < 0)
3513                 d = -d;
3514
3515         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3516                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3517 #endif
3518 }
3519
3520 static void
3521 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3522 {
3523         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3524
3525         /*
3526          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3527          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3528          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3529          * stays open at the end.
3530          */
3531         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3532                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3533
3534         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3535         if (!initial) {
3536                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3537
3538                 /*
3539                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3540                  * for a gentler effect of sleepers:
3541                  */
3542                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3543                         thresh >>= 1;
3544
3545                 vruntime -= thresh;
3546         }
3547
3548         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3549         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3550 }
3551
3552 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3553
3554 static inline void check_schedstat_required(void)
3555 {
3556 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3557         if (schedstat_enabled())
3558                 return;
3559
3560         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3561         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3562                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3563                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3564                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3565                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3566                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3567                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3568                              "kernel parameter schedstats=enable or "
3569                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3570         }
3571 #endif
3572 }
3573
3574
3575 /*
3576  * MIGRATION
3577  *
3578  *      dequeue
3579  *        update_curr()
3580  *          update_min_vruntime()
3581  *        vruntime -= min_vruntime
3582  *
3583  *      enqueue
3584  *        update_curr()
3585  *          update_min_vruntime()
3586  *        vruntime += min_vruntime
3587  *
3588  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3589  * min_vruntime are up-to-date.
3590  *
3591  * WAKEUP (remote)
3592  *
3593  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3594  *        vruntime -= min_vruntime
3595  *
3596  *      enqueue
3597  *        update_curr()
3598  *          update_min_vruntime()
3599  *        vruntime += min_vruntime
3600  *
3601  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3602  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3603  */
3604
3605 static void
3606 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3607 {
3608         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3609         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3610
3611         /*
3612          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3613          * update_curr().
3614          */
3615         if (renorm && curr)
3616                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3617
3618         update_curr(cfs_rq);
3619
3620         /*
3621          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3622          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3623          * placed in the past could significantly boost this task to the
3624          * fairness detriment of existing tasks.
3625          */
3626         if (renorm && !curr)
3627                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3628
3629         /*
3630          * When enqueuing a sched_entity, we must:
3631          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3632          *   - Add its load to cfs_rq->runnable_avg
3633          *   - For group_entity, update its weight to reflect the new share of
3634          *     its group cfs_rq
3635          *   - Add its new weight to cfs_rq->load.weight
3636          */
3637         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3638         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3639         update_cfs_shares(se);
3640         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3641
3642         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3643                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3644
3645         check_schedstat_required();
3646         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3647         check_spread(cfs_rq, se);
3648         if (!curr)
3649                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3650         se->on_rq = 1;
3651
3652         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3653                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3654                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3655         }
3656 }
3657
3658 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3659 {
3660         for_each_sched_entity(se) {
3661                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3662                 if (cfs_rq->last != se)
3663                         break;
3664
3665                 cfs_rq->last = NULL;
3666         }
3667 }
3668
3669 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3670 {
3671         for_each_sched_entity(se) {
3672                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3673                 if (cfs_rq->next != se)
3674                         break;
3675
3676                 cfs_rq->next = NULL;
3677         }
3678 }
3679
3680 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3681 {
3682         for_each_sched_entity(se) {
3683                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3684                 if (cfs_rq->skip != se)
3685                         break;
3686
3687                 cfs_rq->skip = NULL;
3688         }
3689 }
3690
3691 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3692 {
3693         if (cfs_rq->last == se)
3694                 __clear_buddies_last(se);
3695
3696         if (cfs_rq->next == se)
3697                 __clear_buddies_next(se);
3698
3699         if (cfs_rq->skip == se)
3700                 __clear_buddies_skip(se);
3701 }
3702
3703 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3704
3705 static void
3706 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3707 {
3708         /*
3709          * Update run-time statistics of the 'current'.
3710          */
3711         update_curr(cfs_rq);
3712
3713         /*
3714          * When dequeuing a sched_entity, we must:
3715          *   - Update loads to have both entity and cfs_rq synced with now.
3716          *   - Substract its load from the cfs_rq->runnable_avg.
3717          *   - Substract its previous weight from cfs_rq->load.weight.
3718          *   - For group entity, update its weight to reflect the new share
3719          *     of its group cfs_rq.
3720          */
3721         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3722         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3723
3724         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3725
3726         clear_buddies(cfs_rq, se);
3727
3728         if (se != cfs_rq->curr)
3729                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3730         se->on_rq = 0;
3731         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3732
3733         /*
3734          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
3735          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
3736          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
3737          * can move min_vruntime forward still more.
3738          */
3739         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3740                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3741
3742         /* return excess runtime on last dequeue */
3743         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3744
3745         update_cfs_shares(se);
3746
3747         /*
3748          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
3749          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
3750          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
3751          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
3752          */
3753         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
3754                 update_min_vruntime(cfs_rq);
3755 }
3756
3757 /*
3758  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3759  */
3760 static void
3761 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3762 {
3763         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3764         struct sched_entity *se;
3765         s64 delta;
3766
3767         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3768         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3769         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3770                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3771                 /*
3772                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3773                  * re-elected due to buddy favours.
3774                  */
3775                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3776                 return;
3777         }
3778
3779         /*
3780          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3781          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3782          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3783          */
3784         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3785                 return;
3786
3787         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3788         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3789
3790         if (delta < 0)
3791                 return;
3792
3793         if (delta > ideal_runtime)
3794                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3795 }
3796
3797 static void
3798 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3799 {
3800         /* 'current' is not kept within the tree. */
3801         if (se->on_rq) {
3802                 /*
3803                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3804                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3805                  * runqueue.
3806                  */
3807                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3808                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3809                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
3810         }
3811
3812         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3813         cfs_rq->curr = se;
3814
3815         /*
3816          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3817          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3818          * when there are only lesser-weight tasks around):
3819          */
3820         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3821                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
3822                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
3823                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
3824         }
3825
3826         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3827 }
3828
3829 static int
3830 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3831
3832 /*
3833  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3834  * 1) keep things fair between processes/task groups
3835  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3836  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3837  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3838  */
3839 static struct sched_entity *
3840 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3841 {
3842         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3843         struct sched_entity *se;
3844
3845         /*
3846          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3847          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3848          */
3849         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3850                 left = curr;
3851
3852         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3853
3854         /*
3855          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3856          * be done without getting too unfair.
3857          */
3858         if (cfs_rq->skip == se) {
3859                 struct sched_entity *second;
3860
3861                 if (se == curr) {
3862                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3863                 } else {
3864                         second = __pick_next_entity(se);
3865                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3866                                 second = curr;
3867                 }
3868
3869                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3870                         se = second;
3871         }
3872
3873         /*
3874          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3875          */
3876         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3877                 se = cfs_rq->last;
3878
3879         /*
3880          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3881          */
3882         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3883                 se = cfs_rq->next;
3884
3885         clear_buddies(cfs_rq, se);
3886
3887         return se;
3888 }
3889
3890 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3891
3892 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3893 {
3894         /*
3895          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3896          * was not called and update_curr() has to be done:
3897          */
3898         if (prev->on_rq)
3899                 update_curr(cfs_rq);
3900
3901         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3902         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3903
3904         check_spread(cfs_rq, prev);
3905
3906         if (prev->on_rq) {
3907                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3908                 /* Put 'current' back into the tree. */
3909                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3910                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3911                 update_load_avg(prev, 0);
3912         }
3913         cfs_rq->curr = NULL;
3914 }
3915
3916 static void
3917 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3918 {
3919         /*
3920          * Update run-time statistics of the 'current'.
3921          */
3922         update_curr(cfs_rq);
3923
3924         /*
3925          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3926          */
3927         update_load_avg(curr, UPDATE_TG);
3928         update_cfs_shares(curr);
3929
3930 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3931         /*
3932          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3933          * validating it and just reschedule.
3934          */
3935         if (queued) {
3936                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3937                 return;
3938         }
3939         /*
3940          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3941          */
3942         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3943                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3944                 return;
3945 #endif
3946
3947         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3948                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3949 }
3950
3951
3952 /**************************************************
3953  * CFS bandwidth control machinery
3954  */
3955
3956 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3957
3958 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3959 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3960
3961 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3962 {
3963         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3964 }
3965
3966 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3967 {
3968         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3969 }
3970
3971 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3972 {
3973         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3974 }
3975 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3976 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3977 {
3978         return true;
3979 }
3980
3981 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3982 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3983 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3984
3985 /*
3986  * default period for cfs group bandwidth.
3987  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3988  */
3989 static inline u64 default_cfs_period(void)
3990 {
3991         return 100000000ULL;
3992 }
3993
3994 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3995 {
3996         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3997 }
3998
3999 /*
4000  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
4001  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
4002  * additional synchronization around rq->lock.
4003  *
4004  * requires cfs_b->lock
4005  */
4006 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4007 {
4008         u64 now;
4009
4010         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4011                 return;
4012
4013         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
4014         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
4015         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
4016 }
4017
4018 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4019 {
4020         return &tg->cfs_bandwidth;
4021 }
4022
4023 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
4024 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4025 {
4026         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
4027                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4028
4029         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
4030 }
4031
4032 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
4033 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4034 {
4035         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
4036         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
4037         u64 amount = 0, min_amount, expires;
4038
4039         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
4040         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
4041
4042         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4043         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4044                 amount = min_amount;
4045         else {
4046                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4047
4048                 if (cfs_b->runtime > 0) {
4049                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
4050                         cfs_b->runtime -= amount;
4051                         cfs_b->idle = 0;
4052                 }
4053         }
4054         expires = cfs_b->runtime_expires;
4055         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4056
4057         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
4058         /*
4059          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
4060          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
4061          * issued.
4062          */
4063         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
4064                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4065
4066         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
4067 }
4068
4069 /*
4070  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
4071  * fact that rq->clock snapshots this value.
4072  */
4073 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4074 {
4075         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4076
4077         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
4078         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
4079                 return;
4080
4081         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
4082                 return;
4083
4084         /*
4085          * If the local deadline has passed we have to consider the
4086          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
4087          * has not truly expired.
4088          *
4089          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
4090          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
4091          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
4092          * exact equality, so a partial write will still work.
4093          */
4094
4095         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
4096                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
4097                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
4098         } else {
4099                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
4100                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
4101         }
4102 }
4103
4104 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4105 {
4106         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
4107         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
4108         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4109
4110         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4111                 return;
4112
4113         /*
4114          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
4115          * hierarchy can be throttled
4116          */
4117         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
4118                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
4119 }
4120
4121 static __always_inline
4122 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
4123 {
4124         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
4125                 return;
4126
4127         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
4128 }
4129
4130 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4131 {
4132         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
4133 }
4134
4135 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
4136 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4137 {
4138         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
4139 }
4140
4141 /*
4142  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
4143  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
4144  * load-balance operations.
4145  */
4146 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4147                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4148 {
4149         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
4150
4151         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
4152         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
4153
4154         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
4155                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
4156 }
4157
4158 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
4159 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
4160 {
4161         struct rq *rq = data;
4162         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4163
4164         cfs_rq->throttle_count--;
4165         if (!cfs_rq->throttle_count) {
4166                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
4167                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
4168                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
4169         }
4170
4171         return 0;
4172 }
4173
4174 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
4175 {
4176         struct rq *rq = data;
4177         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4178
4179         /* group is entering throttled state, stop time */
4180         if (!cfs_rq->throttle_count)
4181                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4182         cfs_rq->throttle_count++;
4183
4184         return 0;
4185 }
4186
4187 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4188 {
4189         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4190         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4191         struct sched_entity *se;
4192         long task_delta, dequeue = 1;
4193         bool empty;
4194
4195         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
4196
4197         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
4198         rcu_read_lock();
4199         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
4200         rcu_read_unlock();
4201
4202         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4203         for_each_sched_entity(se) {
4204                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
4205                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
4206                 if (!se->on_rq)
4207                         break;
4208
4209                 if (dequeue)
4210                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
4211                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
4212
4213                 if (qcfs_rq->load.weight)
4214                         dequeue = 0;
4215         }
4216
4217         if (!se)
4218                 sub_nr_running(rq, task_delta);
4219
4220         cfs_rq->throttled = 1;
4221         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
4222         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4223         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4224
4225         /*
4226          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
4227          * distribute_cfs_runtime will not see us
4228          */
4229         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
4230
4231         /*
4232          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
4233          * timer is running.
4234          */
4235         if (empty)
4236                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
4237
4238         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4239 }
4240
4241 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
4242 {
4243         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4244         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4245         struct sched_entity *se;
4246         int enqueue = 1;
4247         long task_delta;
4248
4249         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
4250
4251         cfs_rq->throttled = 0;
4252
4253         update_rq_clock(rq);
4254
4255         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4256         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4257         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4258         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4259
4260         /* update hierarchical throttle state */
4261         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4262
4263         if (!cfs_rq->load.weight)
4264                 return;
4265
4266         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4267         for_each_sched_entity(se) {
4268                 if (se->on_rq)
4269                         enqueue = 0;
4270
4271                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4272                 if (enqueue)
4273                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4274                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4275
4276                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4277                         break;
4278         }
4279
4280         if (!se)
4281                 add_nr_running(rq, task_delta);
4282
4283         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4284         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4285                 resched_curr(rq);
4286 }
4287
4288 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4289                 u64 remaining, u64 expires)
4290 {
4291         struct cfs_rq *cfs_rq;
4292         u64 runtime;
4293         u64 starting_runtime = remaining;
4294
4295         rcu_read_lock();
4296         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4297                                 throttled_list) {
4298                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4299                 struct rq_flags rf;
4300
4301                 rq_lock(rq, &rf);
4302                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4303                         goto next;
4304
4305                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4306                 if (runtime > remaining)
4307                         runtime = remaining;
4308                 remaining -= runtime;
4309
4310                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4311                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4312
4313                 /* we check whether we're throttled above */
4314                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4315                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4316
4317 next:
4318                 rq_unlock(rq, &rf);
4319
4320                 if (!remaining)
4321                         break;
4322         }
4323         rcu_read_unlock();
4324
4325         return starting_runtime - remaining;
4326 }
4327
4328 /*
4329  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4330  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4331  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4332  * used to track this state.
4333  */
4334 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4335 {
4336         u64 runtime, runtime_expires;
4337         int throttled;
4338
4339         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4340         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4341                 goto out_deactivate;
4342
4343         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4344         cfs_b->nr_periods += overrun;
4345
4346         /*
4347          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4348          * we're going inactive then everything else can be deferred
4349          */
4350         if (cfs_b->idle && !throttled)
4351                 goto out_deactivate;
4352
4353         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4354
4355         if (!throttled) {
4356                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4357                 cfs_b->idle = 1;
4358                 return 0;
4359         }
4360
4361         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4362         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4363
4364         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4365
4366         /*
4367          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4368          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4369          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4370          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4371          * only by limited amounts in that extreme case.
4372          */
4373         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4374                 runtime = cfs_b->runtime;
4375                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4376                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4377                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4378                                                  runtime_expires);
4379                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4380
4381                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4382
4383                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4384         }
4385
4386         /*
4387          * While we are ensured activity in the period following an
4388          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4389          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4390          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4391          */
4392         cfs_b->idle = 0;
4393
4394         return 0;
4395
4396 out_deactivate:
4397         return 1;
4398 }
4399
4400 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4401 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4402 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4403 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4404 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4405 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4406
4407 /*
4408  * Are we near the end of the current quota period?
4409  *
4410  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4411  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4412  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4413  */
4414 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4415 {
4416         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4417         u64 remaining;
4418
4419         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4420         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4421                 return 1;
4422
4423         /* is a quota refresh about to occur? */
4424         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4425         if (remaining < min_expire)
4426                 return 1;
4427
4428         return 0;
4429 }
4430
4431 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4432 {
4433         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4434
4435         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4436         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4437                 return;
4438
4439         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4440                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4441                         HRTIMER_MODE_REL);
4442 }
4443
4444 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4445 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4446 {
4447         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4448         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4449
4450         if (slack_runtime <= 0)
4451                 return;
4452
4453         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4454         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4455             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4456                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4457
4458                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4459                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4460                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4461                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4462         }
4463         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4464
4465         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4466         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4467 }
4468
4469 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4470 {
4471         if (!cfs_bandwidth_used())
4472                 return;
4473
4474         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4475                 return;
4476
4477         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4478 }
4479
4480 /*
4481  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4482  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4483  */
4484 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4485 {
4486         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4487         u64 expires;
4488
4489         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4490         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4491         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4492                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4493                 return;
4494         }
4495
4496         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4497                 runtime = cfs_b->runtime;
4498
4499         expires = cfs_b->runtime_expires;
4500         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4501
4502         if (!runtime)
4503                 return;
4504
4505         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4506
4507         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4508         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4509                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4510         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4511 }
4512
4513 /*
4514  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4515  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4516  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4517  */
4518 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4519 {
4520         if (!cfs_bandwidth_used())
4521                 return;
4522
4523         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4524         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4525                 return;
4526
4527         /* ensure the group is not already throttled */
4528         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4529                 return;
4530
4531         /* update runtime allocation */
4532         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4533         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4534                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4535 }
4536
4537 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4538 {
4539         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4540
4541         if (!cfs_bandwidth_used())
4542                 return;
4543
4544         if (!tg->parent)
4545                 return;
4546
4547         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4548         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4549
4550         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4551         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4552 }
4553
4554 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4555 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4556 {
4557         if (!cfs_bandwidth_used())
4558                 return false;
4559
4560         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4561                 return false;
4562
4563         /*
4564          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4565          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4566          */
4567         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4568                 return true;
4569
4570         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4571         return true;
4572 }
4573
4574 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4575 {
4576         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4577                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4578
4579         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4580
4581         return HRTIMER_NORESTART;
4582 }
4583
4584 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4585 {
4586         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4587                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4588         int overrun;
4589         int idle = 0;
4590
4591         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4592         for (;;) {
4593                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4594                 if (!overrun)
4595                         break;
4596
4597                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4598         }
4599         if (idle)
4600                 cfs_b->period_active = 0;
4601         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4602
4603         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4604 }
4605
4606 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4607 {
4608         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4609         cfs_b->runtime = 0;
4610         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4611         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4612
4613         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4614         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4615         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4616         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4617         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4618 }
4619
4620 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4621 {
4622         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4623         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4624 }
4625
4626 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4627 {
4628         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4629
4630         if (!cfs_b->period_active) {
4631                 cfs_b->period_active = 1;
4632                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4633                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4634         }
4635 }
4636
4637 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4638 {
4639         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4640         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4641                 return;
4642
4643         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4644         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4645 }
4646
4647 /*
4648  * Both these cpu hotplug callbacks race against unregister_fair_sched_group()
4649  *
4650  * The race is harmless, since modifying bandwidth settings of unhooked group
4651  * bits doesn't do much.
4652  */
4653
4654 /* cpu online calback */
4655 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4656 {
4657         struct task_group *tg;
4658
4659         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4660
4661         rcu_read_lock();
4662         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4663                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &tg->cfs_bandwidth;
4664                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4665
4666                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4667                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4668                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4669         }
4670         rcu_read_unlock();
4671 }
4672
4673 /* cpu offline callback */
4674 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4675 {
4676         struct task_group *tg;
4677
4678         lockdep_assert_held(&rq->lock);
4679
4680         rcu_read_lock();
4681         list_for_each_entry_rcu(tg, &task_groups, list) {
4682                 struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4683
4684                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4685                         continue;
4686
4687                 /*
4688                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4689                  * there's some valid quota amount
4690                  */
4691                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4692                 /*
4693                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4694                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4695                  */
4696                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4697
4698                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4699                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4700         }
4701         rcu_read_unlock();
4702 }
4703
4704 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4705 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4706 {
4707         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4708 }
4709
4710 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4711 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4712 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4713 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4714 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4715
4716 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4717 {
4718         return 0;
4719 }
4720
4721 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4722 {
4723         return 0;
4724 }
4725
4726 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4727                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4728 {
4729         return 0;
4730 }
4731
4732 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4733
4734 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4735 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4736 #endif
4737
4738 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4739 {
4740         return NULL;
4741 }
4742 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4743 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4744 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4745
4746 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4747
4748 /**************************************************
4749  * CFS operations on tasks:
4750  */
4751
4752 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4753 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4754 {
4755         struct sched_entity *se = &p->se;
4756         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4757
4758         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4759
4760         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
4761                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4762                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4763                 s64 delta = slice - ran;
4764
4765                 if (delta < 0) {
4766                         if (rq->curr == p)
4767                                 resched_curr(rq);
4768                         return;
4769                 }
4770                 hrtick_start(rq, delta);
4771         }
4772 }
4773
4774 /*
4775  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4776  * current task is from our class and nr_running is low enough
4777  * to matter.
4778  */
4779 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4780 {
4781         struct task_struct *curr = rq->curr;
4782
4783         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4784                 return;
4785
4786         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4787                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4788 }
4789 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4790 static inline void
4791 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4792 {
4793 }
4794
4795 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4796 {
4797 }
4798 #endif
4799
4800 /*
4801  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4802  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4803  * then put the task into the rbtree:
4804  */
4805 static void
4806 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4807 {
4808         struct cfs_rq *cfs_rq;
4809         struct sched_entity *se = &p->se;
4810
4811         /*
4812          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4813          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4814          * passed.
4815          */
4816         if (p->in_iowait)
4817                 cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4818
4819         for_each_sched_entity(se) {
4820                 if (se->on_rq)
4821                         break;
4822                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4823                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4824
4825                 /*
4826                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4827                  *
4828                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4829                  * post the final h_nr_running increment below.
4830                  */
4831                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4832                         break;
4833                 cfs_rq->h_nr_running++;
4834
4835                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4836         }
4837
4838         for_each_sched_entity(se) {
4839                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4840                 cfs_rq->h_nr_running++;
4841
4842                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4843                         break;
4844
4845                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4846                 update_cfs_shares(se);
4847         }
4848
4849         if (!se)
4850                 add_nr_running(rq, 1);
4851
4852         hrtick_update(rq);
4853 }
4854
4855 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4856
4857 /*
4858  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4859  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4860  * update the fair scheduling stats:
4861  */
4862 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4863 {
4864         struct cfs_rq *cfs_rq;
4865         struct sched_entity *se = &p->se;
4866         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4867
4868         for_each_sched_entity(se) {
4869                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4870                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4871
4872                 /*
4873                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4874                  *
4875                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4876                  * post the final h_nr_running decrement below.
4877                 */
4878                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4879                         break;
4880                 cfs_rq->h_nr_running--;
4881
4882                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4883                 if (cfs_rq->load.weight) {
4884                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4885                         se = parent_entity(se);
4886                         /*
4887                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4888                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4889                          */
4890                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4891                                 set_next_buddy(se);
4892                         break;
4893                 }
4894                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4895         }
4896
4897         for_each_sched_entity(se) {
4898                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4899                 cfs_rq->h_nr_running--;
4900
4901                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4902                         break;
4903
4904                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
4905                 update_cfs_shares(se);
4906         }
4907
4908         if (!se)
4909                 sub_nr_running(rq, 1);
4910
4911         hrtick_update(rq);
4912 }
4913
4914 #ifdef CONFIG_SMP
4915
4916 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
4917 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
4918 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
4919
4920 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4921 /*
4922  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4923  */
4924
4925 /*
4926  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4927  *
4928  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4929  *
4930  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4931  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4932  *
4933  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4934  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4935  *
4936  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4937  *
4938  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4939  *
4940  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4941  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4942  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4943  * fixed_power_int())
4944  *
4945  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4946  */
4947 #define DEGRADE_SHIFT           7
4948
4949 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4950 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4951         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4952         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4953         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4954         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4955         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4956 };
4957
4958 /*
4959  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4960  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4961  * adding any new load.
4962  */
4963 static unsigned long
4964 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4965 {
4966         int j = 0;
4967
4968         if (!missed_updates)
4969                 return load;
4970
4971         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4972                 return 0;
4973
4974         if (idx == 1)
4975                 return load >> missed_updates;
4976
4977         while (missed_updates) {
4978                 if (missed_updates % 2)
4979                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4980
4981                 missed_updates >>= 1;
4982                 j++;
4983         }
4984         return load;
4985 }
4986 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4987
4988 /**
4989  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4990  * @this_rq: The rq to update statistics for
4991  * @this_load: The current load
4992  * @pending_updates: The number of missed updates
4993  *
4994  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4995  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4996  *
4997  * This function computes a decaying average:
4998  *
4999  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
5000  *
5001  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
5002  * the @pending_updates argument.
5003  *
5004  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
5005  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
5006  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
5007  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
5008  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
5009  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
5010  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
5011  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
5012  *
5013  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
5014  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
5015  *
5016  * For regular NOHZ, this reduces to:
5017  *
5018  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
5019  *
5020  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
5021  * term.
5022  */
5023 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
5024                             unsigned long pending_updates)
5025 {
5026         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
5027         int i, scale;
5028
5029         this_rq->nr_load_updates++;
5030
5031         /* Update our load: */
5032         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
5033         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
5034                 unsigned long old_load, new_load;
5035
5036                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
5037
5038                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
5039 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5040                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
5041                 if (tickless_load) {
5042                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
5043                         /*
5044                          * old_load can never be a negative value because a
5045                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
5046                          * original tickless_load.
5047                          */
5048                         old_load += tickless_load;
5049                 }
5050 #endif
5051                 new_load = this_load;
5052                 /*
5053                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
5054                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
5055                  * example.
5056                  */
5057                 if (new_load > old_load)
5058                         new_load += scale - 1;
5059
5060                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
5061         }
5062
5063         sched_avg_update(this_rq);
5064 }
5065
5066 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
5067 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
5068 {
5069         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
5070 }
5071
5072 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5073 /*
5074  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
5075  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
5076  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
5077  *
5078  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
5079  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
5080  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
5081  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
5082  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
5083  *
5084  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
5085  */
5086
5087 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5088                                  unsigned long curr_jiffies,
5089                                  unsigned long load)
5090 {
5091         unsigned long pending_updates;
5092
5093         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
5094         if (pending_updates) {
5095                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
5096                 /*
5097                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
5098                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
5099                  * its weighted load.
5100                  */
5101                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
5102         }
5103 }
5104
5105 /*
5106  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
5107  * idle balance.
5108  */
5109 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
5110 {
5111         /*
5112          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
5113          */
5114         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
5115                 return;
5116
5117         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
5118 }
5119
5120 /*
5121  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
5122  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
5123  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
5124  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
5125  */
5126 void cpu_load_update_nohz_start(void)
5127 {
5128         struct rq *this_rq = this_rq();
5129
5130         /*
5131          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
5132          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
5133          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
5134          */
5135         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5136 }
5137
5138 /*
5139  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
5140  */
5141 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
5142 {
5143         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
5144         struct rq *this_rq = this_rq();
5145         unsigned long load;
5146         struct rq_flags rf;
5147
5148         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
5149                 return;
5150
5151         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5152         rq_lock(this_rq, &rf);
5153         update_rq_clock(this_rq);
5154         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
5155         rq_unlock(this_rq, &rf);
5156 }
5157 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5158 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
5159                                         unsigned long curr_jiffies,
5160                                         unsigned long load) { }
5161 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
5162
5163 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
5164 {
5165 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
5166         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
5167         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
5168 #endif
5169         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
5170 }
5171
5172 /*
5173  * Called from scheduler_tick()
5174  */
5175 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
5176 {
5177         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
5178
5179         if (tick_nohz_tick_stopped())
5180                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
5181         else
5182                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
5183 }
5184
5185 /*
5186  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
5187  * according to the scheduling class and "nice" value.
5188  *
5189  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
5190  * balance conservatively.
5191  */
5192 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
5193 {
5194         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5195         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5196
5197         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5198                 return total;
5199
5200         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
5201 }
5202
5203 /*
5204  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
5205  * according to the scheduling class and "nice" value.
5206  */
5207 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
5208 {
5209         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5210         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
5211
5212         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
5213                 return total;
5214
5215         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
5216 }
5217
5218 static unsigned long capacity_of(int cpu)
5219 {
5220         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
5221 }
5222
5223 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
5224 {
5225         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
5226 }
5227
5228 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
5229 {
5230         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5231         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
5232         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
5233
5234         if (nr_running)
5235                 return load_avg / nr_running;
5236
5237         return 0;
5238 }
5239
5240 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5241 /*
5242  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
5243  *
5244  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
5245  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
5246  * can calculate the shift in shares.
5247  *
5248  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
5249  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
5250  * total group weight.
5251  *
5252  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
5253  * distribution (s_i) using:
5254  *
5255  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
5256  *
5257  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
5258  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
5259  * shares distribution (s_i):
5260  *
5261  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
5262  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
5263  *
5264  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
5265  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
5266  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
5267  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
5268  *
5269  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
5270  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
5271  *
5272  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
5273  *
5274  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
5275  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
5276  * weight and shares distributions like:
5277  *
5278  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
5279  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
5280  *
5281  * We can then compute the difference in effective weight by using:
5282  *
5283  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
5284  *
5285  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
5286  *
5287  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
5288  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
5289  * 4/7) times the weight of the group.
5290  */
5291 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5292 {
5293         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5294
5295         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
5296                 return wl;
5297
5298         for_each_sched_entity(se) {
5299                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
5300                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5301
5302                 tg = cfs_rq->tg;
5303
5304                 /*
5305                  * W = @wg + \Sum rw_j
5306                  */
5307                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
5308
5309                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
5310                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
5311                 W += w;
5312
5313                 /*
5314                  * w = rw_i + @wl
5315                  */
5316                 w += wl;
5317
5318                 /*
5319                  * wl = S * s'_i; see (2)
5320                  */
5321                 if (W > 0 && w < W)
5322                         wl = (w * (long)scale_load_down(tg->shares)) / W;
5323                 else
5324                         wl = scale_load_down(tg->shares);
5325
5326                 /*
5327                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
5328                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
5329                  * calc_cfs_shares().
5330                  */
5331                 if (wl < MIN_SHARES)
5332                         wl = MIN_SHARES;
5333
5334                 /*
5335                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
5336                  */
5337                 wl -= se->avg.load_avg;
5338
5339                 /*
5340                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
5341                  * the final effective load change on the root group. Since
5342                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
5343                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
5344                  * resulting from this level per the above.
5345                  */
5346                 wg = 0;
5347         }
5348
5349         return wl;
5350 }
5351 #else
5352
5353 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5354 {
5355         return wl;
5356 }
5357
5358 #endif
5359
5360 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5361 {
5362         /*
5363          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5364          * jiffy will not have built up many flips.
5365          */
5366         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5367                 current->wakee_flips >>= 1;
5368                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5369         }
5370
5371         if (current->last_wakee != p) {
5372                 current->last_wakee = p;
5373                 current->wakee_flips++;
5374         }
5375 }
5376
5377 /*
5378  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5379  *
5380  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5381  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5382  *
5383  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5384  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5385  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5386  *
5387  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5388  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5389  *
5390  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5391  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5392  * socket size.
5393  */
5394 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5395 {
5396         unsigned int master = current->wakee_flips;
5397         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5398         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5399
5400         if (master < slave)
5401                 swap(master, slave);
5402         if (slave < factor || master < slave * factor)
5403                 return 0;
5404         return 1;
5405 }
5406
5407 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5408                        int prev_cpu, int sync)
5409 {
5410         s64 this_load, load;
5411         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5412         int idx, this_cpu;
5413         struct task_group *tg;
5414         unsigned long weight;
5415         int balanced;
5416
5417         idx       = sd->wake_idx;
5418         this_cpu  = smp_processor_id();
5419         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5420         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5421
5422         /*
5423          * Common case: CPUs are in the same socket, and select_idle_sibling()
5424          * will do its thing regardless of what we return:
5425          */
5426         if (cpus_share_cache(prev_cpu, this_cpu))
5427                 return true;
5428
5429         /*
5430          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5431          * effect of the currently running task from the load
5432          * of the current CPU:
5433          */
5434         if (sync) {
5435                 tg = task_group(current);
5436                 weight = current->se.avg.load_avg;
5437
5438                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5439                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5440         }
5441
5442         tg = task_group(p);
5443         weight = p->se.avg.load_avg;
5444
5445         /*
5446          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5447          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5448          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5449          * about that, so that's good too.
5450          *
5451          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5452          * task to be woken on this_cpu.
5453          */
5454         this_eff_load = 100;
5455         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5456
5457         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5458         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5459
5460         if (this_load > 0) {
5461                 this_eff_load *= this_load +
5462                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5463
5464                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5465         }
5466
5467         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5468
5469         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5470
5471         if (!balanced)
5472                 return 0;
5473
5474         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5475         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5476
5477         return 1;
5478 }
5479
5480 static inline int task_util(struct task_struct *p);
5481 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5482
5483 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5484 {
5485         return capacity_orig_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p);
5486 }
5487
5488 /*
5489  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5490  * domain.
5491  */
5492 static struct sched_group *
5493 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5494                   int this_cpu, int sd_flag)
5495 {
5496         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5497         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5498         unsigned long min_runnable_load = ULONG_MAX, this_runnable_load = 0;
5499         unsigned long min_avg_load = ULONG_MAX, this_avg_load = 0;
5500         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5501         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5502         int imbalance_scale = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5503         unsigned long imbalance = scale_load_down(NICE_0_LOAD) *
5504                                 (sd->imbalance_pct-100) / 100;
5505
5506         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5507                 load_idx = sd->wake_idx;
5508
5509         do {
5510                 unsigned long load, avg_load, runnable_load;
5511                 unsigned long spare_cap, max_spare_cap;
5512                 int local_group;
5513                 int i;
5514
5515                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5516                 if (!cpumask_intersects(sched_group_span(group),
5517                                         &p->cpus_allowed))
5518                         continue;
5519
5520                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5521                                                sched_group_span(group));
5522
5523                 /*
5524                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5525                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5526                  */
5527                 avg_load = 0;
5528                 runnable_load = 0;
5529                 max_spare_cap = 0;
5530
5531                 for_each_cpu(i, sched_group_span(group)) {
5532                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5533                         if (local_group)
5534                                 load = source_load(i, load_idx);
5535                         else
5536                                 load = target_load(i, load_idx);
5537
5538                         runnable_load += load;
5539
5540                         avg_load += cfs_rq_load_avg(&cpu_rq(i)->cfs);
5541
5542                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5543
5544                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5545                                 max_spare_cap = spare_cap;
5546                 }
5547
5548                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5549                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5550                                         group->sgc->capacity;
5551                 runnable_load = (runnable_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
5552                                         group->sgc->capacity;
5553
5554                 if (local_group) {
5555                         this_runnable_load = runnable_load;
5556                         this_avg_load = avg_load;
5557                         this_spare = max_spare_cap;
5558                 } else {
5559                         if (min_runnable_load > (runnable_load + imbalance)) {
5560                                 /*
5561                                  * The runnable load is significantly smaller
5562                                  * so we can pick this new cpu
5563                                  */
5564                                 min_runnable_load = runnable_load;
5565                                 min_avg_load = avg_load;
5566                                 idlest = group;
5567                         } else if ((runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5568                                    (100*min_avg_load > imbalance_scale*avg_load)) {
5569                                 /*
5570                                  * The runnable loads are close so take the
5571                                  * blocked load into account through avg_load.
5572                                  */
5573                                 min_avg_load = avg_load;
5574                                 idlest = group;
5575                         }
5576
5577                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5578                                 most_spare = max_spare_cap;
5579                                 most_spare_sg = group;
5580                         }
5581                 }
5582         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5583
5584         /*
5585          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5586          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5587          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5588          * so we allow for some task stuffing by using
5589          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5590          *
5591          * Spare capacity can't be used for fork because the utilization has
5592          * not been set yet, we must first select a rq to compute the initial
5593          * utilization.
5594          */
5595         if (sd_flag & SD_BALANCE_FORK)
5596                 goto skip_spare;
5597
5598         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5599             imbalance_scale*this_spare > 100*most_spare)
5600                 return NULL;
5601
5602         if (most_spare > task_util(p) / 2)
5603                 return most_spare_sg;
5604
5605 skip_spare:
5606         if (!idlest)
5607                 return NULL;
5608
5609         if (min_runnable_load > (this_runnable_load + imbalance))
5610                 return NULL;
5611
5612         if ((this_runnable_load < (min_runnable_load + imbalance)) &&
5613              (100*this_avg_load < imbalance_scale*min_avg_load))
5614                 return NULL;
5615
5616         return idlest;
5617 }
5618
5619 /*
5620  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5621  */
5622 static int
5623 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5624 {
5625         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5626         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5627         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5628         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5629         int shallowest_idle_cpu = -1;
5630         int i;
5631
5632         /* Check if we have any choice: */
5633         if (group->group_weight == 1)
5634                 return cpumask_first(sched_group_span(group));
5635
5636         /* Traverse only the allowed CPUs */
5637         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), &p->cpus_allowed) {
5638                 if (idle_cpu(i)) {
5639                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5640                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5641                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5642                                 /*
5643                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5644                                  * has the smallest exit latency irrespective
5645                                  * of any idle timestamp.
5646                                  */
5647                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5648                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5649                                 shallowest_idle_cpu = i;
5650                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5651                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5652                                 /*
5653                                  * If equal or no active idle state, then
5654                                  * the most recently idled CPU might have
5655                                  * a warmer cache.
5656                                  */
5657                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5658                                 shallowest_idle_cpu = i;
5659                         }
5660                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5661                         load = weighted_cpuload(i);
5662                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5663                                 min_load = load;
5664                                 least_loaded_cpu = i;
5665                         }
5666                 }
5667         }
5668
5669         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5670 }
5671
5672 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5673
5674 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5675 {
5676         struct sched_domain_shared *sds;
5677
5678         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5679         if (sds)
5680                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5681 }
5682
5683 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5684 {
5685         struct sched_domain_shared *sds;
5686
5687         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5688         if (sds)
5689                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5690
5691         return def;
5692 }
5693
5694 /*
5695  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5696  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5697  *
5698  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5699  * state should be fairly cheap.
5700  */
5701 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5702 {
5703         int core = cpu_of(rq);
5704         int cpu;
5705
5706         rcu_read_lock();
5707         if (test_idle_cores(core, true))
5708                 goto unlock;
5709
5710         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5711                 if (cpu == core)
5712                         continue;
5713
5714                 if (!idle_cpu(cpu))
5715                         goto unlock;
5716         }
5717
5718         set_idle_cores(core, 1);
5719 unlock:
5720         rcu_read_unlock();
5721 }
5722
5723 /*
5724  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5725  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5726  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5727  */
5728 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5729 {
5730         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5731         int core, cpu;
5732
5733         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5734                 return -1;
5735
5736         if (!test_idle_cores(target, false))
5737                 return -1;
5738
5739         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), &p->cpus_allowed);
5740
5741         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target) {
5742                 bool idle = true;
5743
5744                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5745                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5746                         if (!idle_cpu(cpu))
5747                                 idle = false;
5748                 }
5749
5750                 if (idle)
5751                         return core;
5752         }
5753
5754         /*
5755          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5756          */
5757         set_idle_cores(target, 0);
5758
5759         return -1;
5760 }
5761
5762 /*
5763  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5764  */
5765 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5766 {
5767         int cpu;
5768
5769         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5770                 return -1;
5771
5772         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5773                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5774                         continue;
5775                 if (idle_cpu(cpu))
5776                         return cpu;
5777         }
5778
5779         return -1;
5780 }
5781
5782 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5783
5784 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5785 {
5786         return -1;
5787 }
5788
5789 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5790 {
5791         return -1;
5792 }
5793
5794 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5795
5796 /*
5797  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5798  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5799  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5800  */
5801 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5802 {
5803         struct sched_domain *this_sd;
5804         u64 avg_cost, avg_idle;
5805         u64 time, cost;
5806         s64 delta;
5807         int cpu, nr = INT_MAX;
5808
5809         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5810         if (!this_sd)
5811                 return -1;
5812
5813         /*
5814          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5815          * particularly is sensitive here.
5816          */
5817         avg_idle = this_rq()->avg_idle / 512;
5818         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost + 1;
5819
5820         if (sched_feat(SIS_AVG_CPU) && avg_idle < avg_cost)
5821                 return -1;
5822
5823         if (sched_feat(SIS_PROP)) {
5824                 u64 span_avg = sd->span_weight * avg_idle;
5825                 if (span_avg > 4*avg_cost)
5826                         nr = div_u64(span_avg, avg_cost);
5827                 else
5828                         nr = 4;
5829         }
5830
5831         time = local_clock();
5832
5833         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target) {
5834                 if (!--nr)
5835                         return -1;
5836                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed))
5837                         continue;
5838                 if (idle_cpu(cpu))
5839                         break;
5840         }
5841
5842         time = local_clock() - time;
5843         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5844         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5845         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5846
5847         return cpu;
5848 }
5849
5850 /*
5851  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5852  */
5853 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5854 {
5855         struct sched_domain *sd;
5856         int i;
5857
5858         if (idle_cpu(target))
5859                 return target;
5860
5861         /*
5862          * If the previous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5863          */
5864         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5865                 return prev;
5866
5867         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5868         if (!sd)
5869                 return target;
5870
5871         i = select_idle_core(p, sd, target);
5872         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5873                 return i;
5874
5875         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
5876         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5877                 return i;
5878
5879         i = select_idle_smt(p, sd, target);
5880         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5881                 return i;
5882
5883         return target;
5884 }
5885
5886 /*
5887  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5888  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5889  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5890  * CFS task (ie cpu_capacity).
5891  *
5892  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5893  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5894  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5895  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5896  * (arch_scale_freq_capacity()).
5897  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5898  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5899  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5900  *
5901  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5902  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5903  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5904  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5905  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5906  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5907  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5908  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5909  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5910  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5911  */
5912 static int cpu_util(int cpu)
5913 {
5914         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5915         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5916
5917         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5918 }
5919
5920 static inline int task_util(struct task_struct *p)
5921 {
5922         return p->se.avg.util_avg;
5923 }
5924
5925 /*
5926  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
5927  * the waking task p removed.
5928  */
5929 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5930 {
5931         unsigned long util, capacity;
5932
5933         /* Task has no contribution or is new */
5934         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
5935                 return cpu_util(cpu);
5936
5937         capacity = capacity_orig_of(cpu);
5938         util = max_t(long, cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg - task_util(p), 0);
5939
5940         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5941 }
5942
5943 /*
5944  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5945  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5946  *
5947  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5948  * BALANCE_WAKE sort things out.
5949  */
5950 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5951 {
5952         long min_cap, max_cap;
5953
5954         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
5955         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
5956
5957         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
5958         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
5959                 return 0;
5960
5961         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
5962         sync_entity_load_avg(&p->se);
5963
5964         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
5965 }
5966
5967 /*
5968  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5969  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5970  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5971  *
5972  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5973  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5974  *
5975  * Returns the target cpu number.
5976  *
5977  * preempt must be disabled.
5978  */
5979 static int
5980 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5981 {
5982         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5983         int cpu = smp_processor_id();
5984         int new_cpu = prev_cpu;
5985         int want_affine = 0;
5986         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5987
5988         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5989                 record_wakee(p);
5990                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
5991                               && cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed);
5992         }
5993
5994         rcu_read_lock();
5995         for_each_domain(cpu, tmp) {
5996                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5997                         break;
5998
5999                 /*
6000                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
6001                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6002                  */
6003                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6004                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6005                         affine_sd = tmp;
6006                         break;
6007                 }
6008
6009                 if (tmp->flags & sd_flag)
6010                         sd = tmp;
6011                 else if (!want_affine)
6012                         break;
6013         }
6014
6015         if (affine_sd) {
6016                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6017                 if (cpu == prev_cpu)
6018                         goto pick_cpu;
6019
6020                 if (wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
6021                         new_cpu = cpu;
6022         }
6023
6024         if (!sd) {
6025  pick_cpu:
6026                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
6027                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6028
6029         } else while (sd) {
6030                 struct sched_group *group;
6031                 int weight;
6032
6033                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6034                         sd = sd->child;
6035                         continue;
6036                 }
6037
6038                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6039                 if (!group) {
6040                         sd = sd->child;
6041                         continue;
6042                 }
6043
6044                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
6045                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
6046                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6047                         sd = sd->child;
6048                         continue;
6049                 }
6050
6051                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6052                 cpu = new_cpu;
6053                 weight = sd->span_weight;
6054                 sd = NULL;
6055                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6056                         if (weight <= tmp->span_weight)
6057                                 break;
6058                         if (tmp->flags & sd_flag)
6059                                 sd = tmp;
6060                 }
6061                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6062         }
6063         rcu_read_unlock();
6064
6065         return new_cpu;
6066 }
6067
6068 /*
6069  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6070  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6071  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
6072  */
6073 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6074 {
6075         /*
6076          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
6077          * deal with this by subtracting the old and adding the new
6078          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
6079          * the task on the new runqueue.
6080          */
6081         if (p->state == TASK_WAKING) {
6082                 struct sched_entity *se = &p->se;
6083                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6084                 u64 min_vruntime;
6085
6086 #ifndef CONFIG_64BIT
6087                 u64 min_vruntime_copy;
6088
6089                 do {
6090                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
6091                         smp_rmb();
6092                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6093                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
6094 #else
6095                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
6096 #endif
6097
6098                 se->vruntime -= min_vruntime;
6099         }
6100
6101         /*
6102          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
6103          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
6104          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
6105          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6106          * load sounds not bad.
6107          */
6108         remove_entity_load_avg(&p->se);
6109
6110         /* Tell new CPU we are migrated */
6111         p->se.avg.last_update_time = 0;
6112
6113         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6114         p->se.exec_start = 0;
6115 }
6116
6117 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6118 {
6119         remove_entity_load_avg(&p->se);
6120 }
6121 #endif /* CONFIG_SMP */
6122
6123 static unsigned long
6124 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6125 {
6126         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6127
6128         /*
6129          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6130          * to virtual-time in his units.
6131          *
6132          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6133          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6134          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6135          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6136          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6137          *
6138          * This is especially important for buddies when the leftmost
6139          * task is higher priority than the buddy.
6140          */
6141         return calc_delta_fair(gran, se);
6142 }
6143
6144 /*
6145  * Should 'se' preempt 'curr'.
6146  *
6147  *             |s1
6148  *        |s2
6149  *   |s3
6150  *         g
6151  *      |<--->|c
6152  *
6153  *  w(c, s1) = -1
6154  *  w(c, s2) =  0
6155  *  w(c, s3) =  1
6156  *
6157  */
6158 static int
6159 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6160 {
6161         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6162
6163         if (vdiff <= 0)
6164                 return -1;
6165
6166         gran = wakeup_gran(curr, se);
6167         if (vdiff > gran)
6168                 return 1;
6169
6170         return 0;
6171 }
6172
6173 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6174 {
6175         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6176                 return;
6177
6178         for_each_sched_entity(se) {
6179                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6180                         return;
6181                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6182         }
6183 }
6184
6185 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6186 {
6187         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6188                 return;
6189
6190         for_each_sched_entity(se) {
6191                 if (SCHED_WARN_ON(!se->on_rq))
6192                         return;
6193                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6194         }
6195 }
6196
6197 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6198 {
6199         for_each_sched_entity(se)
6200                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6201 }
6202
6203 /*
6204  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6205  */
6206 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6207 {
6208         struct task_struct *curr = rq->curr;
6209         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6210         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6211         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6212         int next_buddy_marked = 0;
6213
6214         if (unlikely(se == pse))
6215                 return;
6216
6217         /*
6218          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6219          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6220          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6221          * next-buddy nomination below.
6222          */
6223         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6224                 return;
6225
6226         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6227                 set_next_buddy(pse);
6228                 next_buddy_marked = 1;
6229         }
6230
6231         /*
6232          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6233          * wake up path.
6234          *
6235          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6236          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6237          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6238          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6239          * below.
6240          */
6241         if (test_tsk_need_resched(curr))
6242                 return;
6243
6244         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6245         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6246             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6247                 goto preempt;
6248
6249         /*
6250          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6251          * is driven by the tick):
6252          */
6253         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6254                 return;
6255
6256         find_matching_se(&se, &pse);
6257         update_curr(cfs_rq_of(se));
6258         BUG_ON(!pse);
6259         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6260                 /*
6261                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6262                  * triggering this preemption.
6263                  */
6264                 if (!next_buddy_marked)
6265                         set_next_buddy(pse);
6266                 goto preempt;
6267         }
6268
6269         return;
6270
6271 preempt:
6272         resched_curr(rq);
6273         /*
6274          * Only set the backward buddy when the current task is still
6275          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6276          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6277          * point, either of which can * drop the rq lock.
6278          *
6279          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6280          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6281          */
6282         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6283                 return;
6284
6285         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6286                 set_last_buddy(se);
6287 }
6288
6289 static struct task_struct *
6290 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct rq_flags *rf)
6291 {
6292         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6293         struct sched_entity *se;
6294         struct task_struct *p;
6295         int new_tasks;
6296
6297 again:
6298 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6299         if (!cfs_rq->nr_running)
6300                 goto idle;
6301
6302         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6303                 goto simple;
6304
6305         /*
6306          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6307          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6308          *
6309          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6310          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6311          */
6312
6313         do {
6314                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6315
6316                 /*
6317                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6318                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6319                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6320                  * forget we've ever seen it.
6321                  */
6322                 if (curr) {
6323                         if (curr->on_rq)
6324                                 update_curr(cfs_rq);
6325                         else
6326                                 curr = NULL;
6327
6328                         /*
6329                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6330                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6331                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
6332                          * be correct.
6333                          */
6334                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
6335                                 goto simple;
6336                 }
6337
6338                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6339                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6340         } while (cfs_rq);
6341
6342         p = task_of(se);
6343
6344         /*
6345          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6346          * is a different task than we started out with, try and touch the
6347          * least amount of cfs_rqs.
6348          */
6349         if (prev != p) {
6350                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6351
6352                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6353                         int se_depth = se->depth;
6354                         int pse_depth = pse->depth;
6355
6356                         if (se_depth <= pse_depth) {
6357                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6358                                 pse = parent_entity(pse);
6359                         }
6360                         if (se_depth >= pse_depth) {
6361                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6362                                 se = parent_entity(se);
6363                         }
6364                 }
6365
6366                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6367                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6368         }
6369
6370         if (hrtick_enabled(rq))
6371                 hrtick_start_fair(rq, p);
6372
6373         return p;
6374 simple:
6375         cfs_rq = &rq->cfs;
6376 #endif
6377
6378         if (!cfs_rq->nr_running)
6379                 goto idle;
6380
6381         put_prev_task(rq, prev);
6382
6383         do {
6384                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6385                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6386                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6387         } while (cfs_rq);
6388
6389         p = task_of(se);
6390
6391         if (hrtick_enabled(rq))
6392                 hrtick_start_fair(rq, p);
6393
6394         return p;
6395
6396 idle:
6397         new_tasks = idle_balance(rq, rf);
6398
6399         /*
6400          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6401          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6402          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6403          */
6404         if (new_tasks < 0)
6405                 return RETRY_TASK;
6406
6407         if (new_tasks > 0)
6408                 goto again;
6409
6410         return NULL;
6411 }
6412
6413 /*
6414  * Account for a descheduled task:
6415  */
6416 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6417 {
6418         struct sched_entity *se = &prev->se;
6419         struct cfs_rq *cfs_rq;
6420
6421         for_each_sched_entity(se) {
6422                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6423                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6424         }
6425 }
6426
6427 /*
6428  * sched_yield() is very simple
6429  *
6430  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6431  */
6432 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6433 {
6434         struct task_struct *curr = rq->curr;
6435         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6436         struct sched_entity *se = &curr->se;
6437
6438         /*
6439          * Are we the only task in the tree?
6440          */
6441         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6442                 return;
6443
6444         clear_buddies(cfs_rq, se);
6445
6446         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6447                 update_rq_clock(rq);
6448                 /*
6449                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6450                  */
6451                 update_curr(cfs_rq);
6452                 /*
6453                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6454                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6455                  * and double the fastpath cost.
6456                  */
6457                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6458         }
6459
6460         set_skip_buddy(se);
6461 }
6462
6463 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6464 {
6465         struct sched_entity *se = &p->se;
6466
6467         /* throttled hierarchies are not runnable */
6468         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6469                 return false;
6470
6471         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6472         set_next_buddy(se);
6473
6474         yield_task_fair(rq);
6475
6476         return true;
6477 }
6478
6479 #ifdef CONFIG_SMP
6480 /**************************************************
6481  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6482  *
6483  * BASICS
6484  *
6485  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6486  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6487  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6488  *
6489  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6490  *
6491  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6492  * W_i,0 is defined as:
6493  *
6494  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6495  *
6496  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6497  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6498  *
6499  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6500  * weight:
6501  *
6502  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6503  *
6504  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6505  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6506  * can also include other factors [XXX].
6507  *
6508  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6509  * directly from (1):
6510  *
6511  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6512  *
6513  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6514  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6515  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6516  *
6517  * [XXX expand on:
6518  *     - infeasible weights;
6519  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6520  *
6521  *
6522  * SCHED DOMAINS
6523  *
6524  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6525  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6526  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6527  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6528  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6529  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6530  * the groups.
6531  *
6532  * This yields:
6533  *
6534  *     log_2 n     1     n
6535  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6536  *     i = 0      2^i   2^i
6537  *                               `- size of each group
6538  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6539  *         |         `- freq
6540  *         `- sum over all levels
6541  *
6542  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6543  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6544  *
6545  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6546  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6547  *
6548  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6549  *
6550  *             log_2 n
6551  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6552  *             k = 0
6553  *
6554  * And you'll find that:
6555  *
6556  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6557  *
6558  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6559  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6560  * of:
6561  *
6562  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6563  *
6564  *
6565  * WORK CONSERVING
6566  *
6567  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6568  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6569  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6570  *
6571  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6572  * time.
6573  *
6574  * [XXX more?]
6575  *
6576  *
6577  * CGROUPS
6578  *
6579  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6580  *
6581  *                                s_k,i
6582  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6583  *                                 S_k
6584  *
6585  * Where
6586  *
6587  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6588  *
6589  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6590  *
6591  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6592  * property.
6593  *
6594  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6595  *      rewrite all of this once again.]
6596  */
6597
6598 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6599
6600 enum fbq_type { regular, remote, all };
6601
6602 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6603 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6604 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6605 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6606
6607 struct lb_env {
6608         struct sched_domain     *sd;
6609
6610         struct rq               *src_rq;
6611         int                     src_cpu;
6612
6613         int                     dst_cpu;
6614         struct rq               *dst_rq;
6615
6616         struct cpumask          *dst_grpmask;
6617         int                     new_dst_cpu;
6618         enum cpu_idle_type      idle;
6619         long                    imbalance;
6620         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6621         struct cpumask          *cpus;
6622
6623         unsigned int            flags;
6624
6625         unsigned int            loop;
6626         unsigned int            loop_break;
6627         unsigned int            loop_max;
6628
6629         enum fbq_type           fbq_type;
6630         struct list_head        tasks;
6631 };
6632
6633 /*
6634  * Is this task likely cache-hot:
6635  */
6636 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6637 {
6638         s64 delta;
6639
6640         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6641
6642         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6643                 return 0;
6644
6645         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6646                 return 0;
6647
6648         /*
6649          * Buddy candidates are cache hot:
6650          */
6651         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6652                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6653                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6654                 return 1;
6655
6656         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6657                 return 1;
6658         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6659                 return 0;
6660
6661         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6662
6663         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6664 }
6665
6666 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6667 /*
6668  * Returns 1, if task migration degrades locality
6669  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6670  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6671  */
6672 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6673 {
6674         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6675         unsigned long src_faults, dst_faults;
6676         int src_nid, dst_nid;
6677
6678         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6679                 return -1;
6680
6681         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6682                 return -1;
6683
6684         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6685         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6686
6687         if (src_nid == dst_nid)
6688                 return -1;
6689
6690         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6691         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6692                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6693                         return 1;
6694                 else
6695                         return -1;
6696         }
6697
6698         /* Encourage migration to the preferred node. */
6699         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6700                 return 0;
6701
6702         /* Leaving a core idle is often worse than degrading locality. */
6703         if (env->idle != CPU_NOT_IDLE)
6704                 return -1;
6705
6706         if (numa_group) {
6707                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6708                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6709         } else {
6710                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6711                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6712         }
6713
6714         return dst_faults < src_faults;
6715 }
6716
6717 #else
6718 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6719                                              struct lb_env *env)
6720 {
6721         return -1;
6722 }
6723 #endif
6724
6725 /*
6726  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6727  */
6728 static
6729 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6730 {
6731         int tsk_cache_hot;
6732
6733         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6734
6735         /*
6736          * We do not migrate tasks that are:
6737          * 1) throttled_lb_pair, or
6738          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6739          * 3) running (obviously), or
6740          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6741          */
6742         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6743                 return 0;
6744
6745         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, &p->cpus_allowed)) {
6746                 int cpu;
6747
6748                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6749
6750                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6751
6752                 /*
6753                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6754                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6755                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6756                  *
6757                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6758                  * one in current iteration.
6759                  */
6760                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6761                         return 0;
6762
6763                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6764                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6765                         if (cpumask_test_cpu(cpu, &p->cpus_allowed)) {
6766                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6767                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6768                                 break;
6769                         }
6770                 }
6771
6772                 return 0;
6773         }
6774
6775         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6776         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6777
6778         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6779                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6780                 return 0;
6781         }
6782
6783         /*
6784          * Aggressive migration if:
6785          * 1) destination numa is preferred
6786          * 2) task is cache cold, or
6787          * 3) too many balance attempts have failed.
6788          */
6789         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6790         if (tsk_cache_hot == -1)
6791                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6792
6793         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6794             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6795                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6796                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
6797                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
6798                 }
6799                 return 1;
6800         }
6801
6802         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6803         return 0;
6804 }
6805
6806 /*
6807  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6808  */
6809 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6810 {
6811         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6812
6813         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6814         deactivate_task(env->src_rq, p, DEQUEUE_NOCLOCK);
6815         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6816 }
6817
6818 /*
6819  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6820  * part of active balancing operations within "domain".
6821  *
6822  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6823  */
6824 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6825 {
6826         struct task_struct *p, *n;
6827
6828         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6829
6830         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6831                 if (!can_migrate_task(p, env))
6832                         continue;
6833
6834                 detach_task(p, env);
6835
6836                 /*
6837                  * Right now, this is only the second place where
6838                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6839                  * so we can safely collect stats here rather than
6840                  * inside detach_tasks().
6841                  */
6842                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
6843                 return p;
6844         }
6845         return NULL;
6846 }
6847
6848 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6849
6850 /*
6851  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6852  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6853  *
6854  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6855  */
6856 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6857 {
6858         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6859         struct task_struct *p;
6860         unsigned long load;
6861         int detached = 0;
6862
6863         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6864
6865         if (env->imbalance <= 0)
6866                 return 0;
6867
6868         while (!list_empty(tasks)) {
6869                 /*
6870                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6871                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6872                  */
6873                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6874                         break;
6875
6876                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6877
6878                 env->loop++;
6879                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6880                 if (env->loop > env->loop_max)
6881                         break;
6882
6883                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6884                 if (env->loop > env->loop_break) {
6885                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6886                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6887                         break;
6888                 }
6889
6890                 if (!can_migrate_task(p, env))
6891                         goto next;
6892
6893                 load = task_h_load(p);
6894
6895                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6896                         goto next;
6897
6898                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6899                         goto next;
6900
6901                 detach_task(p, env);
6902                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6903
6904                 detached++;
6905                 env->imbalance -= load;
6906
6907 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6908                 /*
6909                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6910                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6911                  * the critical section.
6912                  */
6913                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6914                         break;
6915 #endif
6916
6917                 /*
6918                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6919                  * weighted load.
6920                  */
6921                 if (env->imbalance <= 0)
6922                         break;
6923
6924                 continue;
6925 next:
6926                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6927         }
6928
6929         /*
6930          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6931          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6932          * than inside detach_one_task().
6933          */
6934         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
6935
6936         return detached;
6937 }
6938
6939 /*
6940  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6941  */
6942 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6943 {
6944         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6945
6946         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6947         activate_task(rq, p, ENQUEUE_NOCLOCK);
6948         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6949         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6950 }
6951
6952 /*
6953  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6954  * its new rq.
6955  */
6956 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6957 {
6958         struct rq_flags rf;
6959
6960         rq_lock(rq, &rf);
6961         update_rq_clock(rq);
6962         attach_task(rq, p);
6963         rq_unlock(rq, &rf);
6964 }
6965
6966 /*
6967  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6968  * new rq.
6969  */
6970 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6971 {
6972         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6973         struct task_struct *p;
6974         struct rq_flags rf;
6975
6976         rq_lock(env->dst_rq, &rf);
6977         update_rq_clock(env->dst_rq);
6978
6979         while (!list_empty(tasks)) {
6980                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6981                 list_del_init(&p->se.group_node);
6982
6983                 attach_task(env->dst_rq, p);
6984         }
6985
6986         rq_unlock(env->dst_rq, &rf);
6987 }
6988
6989 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6990
6991 static inline bool cfs_rq_is_decayed(struct cfs_rq *cfs_rq)
6992 {
6993         if (cfs_rq->load.weight)
6994                 return false;
6995
6996         if (cfs_rq->avg.load_sum)
6997                 return false;
6998
6999         if (cfs_rq->avg.util_sum)
7000                 return false;
7001
7002         if (cfs_rq->runnable_load_sum)
7003                 return false;
7004
7005         return true;
7006 }
7007
7008 static void update_blocked_averages(int cpu)
7009 {
7010         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7011         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
7012         struct rq_flags rf;
7013
7014         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7015         update_rq_clock(rq);
7016
7017         /*
7018          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7019          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7020          */
7021         for_each_leaf_cfs_rq_safe(rq, cfs_rq, pos) {
7022                 struct sched_entity *se;
7023
7024                 /* throttled entities do not contribute to load */
7025                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7026                         continue;
7027
7028                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
7029                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7030
7031                 /* Propagate pending load changes to the parent, if any: */
7032                 se = cfs_rq->tg->se[cpu];
7033                 if (se && !skip_blocked_update(se))
7034                         update_load_avg(se, 0);
7035
7036                 /*
7037                  * There can be a lot of idle CPU cgroups.  Don't let fully
7038                  * decayed cfs_rqs linger on the list.
7039                  */
7040                 if (cfs_rq_is_decayed(cfs_rq))
7041                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
7042         }
7043         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7044 }
7045
7046 /*
7047  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7048  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7049  * group is a fraction of its parents load.
7050  */
7051 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7052 {
7053         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7054         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7055         unsigned long now = jiffies;
7056         unsigned long load;
7057
7058         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7059                 return;
7060
7061         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7062         for_each_sched_entity(se) {
7063                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7064                 cfs_rq->h_load_next = se;
7065                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7066                         break;
7067         }
7068
7069         if (!se) {
7070                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7071                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7072         }
7073
7074         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7075                 load = cfs_rq->h_load;
7076                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7077                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7078                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7079                 cfs_rq->h_load = load;
7080                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7081         }
7082 }
7083
7084 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7085 {
7086         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7087
7088         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7089         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7090                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7091 }
7092 #else
7093 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7094 {
7095         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7096         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7097         struct rq_flags rf;
7098
7099         rq_lock_irqsave(rq, &rf);
7100         update_rq_clock(rq);
7101         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
7102         rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
7103 }
7104
7105 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7106 {
7107         return p->se.avg.load_avg;
7108 }
7109 #endif
7110
7111 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7112
7113 enum group_type {
7114         group_other = 0,
7115         group_imbalanced,
7116         group_overloaded,
7117 };
7118
7119 /*
7120  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7121  */
7122 struct sg_lb_stats {
7123         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7124         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7125         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7126         unsigned long load_per_task;
7127         unsigned long group_capacity;
7128         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7129         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7130         unsigned int idle_cpus;
7131         unsigned int group_weight;
7132         enum group_type group_type;
7133         int group_no_capacity;
7134 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7135         unsigned int nr_numa_running;
7136         unsigned int nr_preferred_running;
7137 #endif
7138 };
7139
7140 /*
7141  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7142  *               during load balancing.
7143  */
7144 struct sd_lb_stats {
7145         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7146         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7147         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7148         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7149         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7150
7151         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7152         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7153 };
7154
7155 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7156 {
7157         /*
7158          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7159          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7160          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7161          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7162          */
7163         *sds = (struct sd_lb_stats){
7164                 .busiest = NULL,
7165                 .local = NULL,
7166                 .total_load = 0UL,
7167                 .total_capacity = 0UL,
7168                 .busiest_stat = {
7169                         .avg_load = 0UL,
7170                         .sum_nr_running = 0,
7171                         .group_type = group_other,
7172                 },
7173         };
7174 }
7175
7176 /**
7177  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7178  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7179  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7180  *
7181  * Return: The load index.
7182  */
7183 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7184                                         enum cpu_idle_type idle)
7185 {
7186         int load_idx;
7187
7188         switch (idle) {
7189         case CPU_NOT_IDLE:
7190                 load_idx = sd->busy_idx;
7191                 break;
7192
7193         case CPU_NEWLY_IDLE:
7194                 load_idx = sd->newidle_idx;
7195                 break;
7196         default:
7197                 load_idx = sd->idle_idx;
7198                 break;
7199         }
7200
7201         return load_idx;
7202 }
7203
7204 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7205 {
7206         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7207         u64 total, used, age_stamp, avg;
7208         s64 delta;
7209
7210         /*
7211          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7212          * we read them once before doing sanity checks on them.
7213          */
7214         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7215         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7216         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7217
7218         if (unlikely(delta < 0))
7219                 delta = 0;
7220
7221         total = sched_avg_period() + delta;
7222
7223         used = div_u64(avg, total);
7224
7225         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7226                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7227
7228         return 1;
7229 }
7230
7231 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7232 {
7233         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7234         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7235
7236         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7237
7238         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7239         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7240
7241         if (!capacity)
7242                 capacity = 1;
7243
7244         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7245         sdg->sgc->capacity = capacity;
7246         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7247 }
7248
7249 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7250 {
7251         struct sched_domain *child = sd->child;
7252         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7253         unsigned long capacity, min_capacity;
7254         unsigned long interval;
7255
7256         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7257         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7258         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7259
7260         if (!child) {
7261                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7262                 return;
7263         }
7264
7265         capacity = 0;
7266         min_capacity = ULONG_MAX;
7267
7268         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7269                 /*
7270                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7271                  * span the current group.
7272                  */
7273
7274                 for_each_cpu(cpu, sched_group_span(sdg)) {
7275                         struct sched_group_capacity *sgc;
7276                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7277
7278                         /*
7279                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7280                          * gets here before we've attached the domains to the
7281                          * runqueues.
7282                          *
7283                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7284                          * in update_cpu_capacity().
7285                          *
7286                          * This avoids capacity from being 0 and
7287                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7288                          */
7289                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7290                                 capacity += capacity_of(cpu);
7291                         } else {
7292                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7293                                 capacity += sgc->capacity;
7294                         }
7295
7296                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7297                 }
7298         } else  {
7299                 /*
7300                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7301                  * span the current group.
7302                  */
7303
7304                 group = child->groups;
7305                 do {
7306                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7307
7308                         capacity += sgc->capacity;
7309                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7310                         group = group->next;
7311                 } while (group != child->groups);
7312         }
7313
7314         sdg->sgc->capacity = capacity;
7315         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7316 }
7317
7318 /*
7319  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7320  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7321  * Return true is the capacity is reduced
7322  */
7323 static inline int
7324 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7325 {
7326         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7327                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7328 }
7329
7330 /*
7331  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7332  * groups is inadequate due to ->cpus_allowed constraints.
7333  *
7334  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7335  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7336  * Something like:
7337  *
7338  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7339  *              *     * * *
7340  *
7341  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7342  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7343  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7344  *
7345  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7346  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7347  * moving tasks due to affinity constraints.
7348  *
7349  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7350  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7351  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7352  * to create an effective group imbalance.
7353  *
7354  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7355  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7356  * subtle and fragile situation.
7357  */
7358
7359 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7360 {
7361         return group->sgc->imbalance;
7362 }
7363
7364 /*
7365  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7366  * be used by some tasks.
7367  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7368  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7369  * available capacity for CFS tasks.
7370  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7371  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7372  * capacity in meaningful for the load balancer.
7373  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7374  * any benefit for the load balance.
7375  */
7376 static inline bool
7377 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7378 {
7379         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7380                 return true;
7381
7382         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7383                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7384                 return true;
7385
7386         return false;
7387 }
7388
7389 /*
7390  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7391  *  handle.
7392  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7393  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7394  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7395  *  false.
7396  */
7397 static inline bool
7398 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7399 {
7400         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7401                 return false;
7402
7403         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7404                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7405                 return true;
7406
7407         return false;
7408 }
7409
7410 /*
7411  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7412  * per-CPU capacity than sched_group ref.
7413  */
7414 static inline bool
7415 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7416 {
7417         return sg->sgc->min_capacity * capacity_margin <
7418                                                 ref->sgc->min_capacity * 1024;
7419 }
7420
7421 static inline enum
7422 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7423                           struct sg_lb_stats *sgs)
7424 {
7425         if (sgs->group_no_capacity)
7426                 return group_overloaded;
7427
7428         if (sg_imbalanced(group))
7429                 return group_imbalanced;
7430
7431         return group_other;
7432 }
7433
7434 /**
7435  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7436  * @env: The load balancing environment.
7437  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7438  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7439  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7440  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7441  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7442  */
7443 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7444                         struct sched_group *group, int load_idx,
7445                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7446                         bool *overload)
7447 {
7448         unsigned long load;
7449         int i, nr_running;
7450
7451         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7452
7453         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7454                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7455
7456                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7457                 if (local_group)
7458                         load = target_load(i, load_idx);
7459                 else
7460                         load = source_load(i, load_idx);
7461
7462                 sgs->group_load += load;
7463                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7464                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7465
7466                 nr_running = rq->nr_running;
7467                 if (nr_running > 1)
7468                         *overload = true;
7469
7470 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7471                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7472                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7473 #endif
7474                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7475                 /*
7476                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7477                  */
7478                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7479                         sgs->idle_cpus++;
7480         }
7481
7482         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7483         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7484         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7485
7486         if (sgs->sum_nr_running)
7487                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7488
7489         sgs->group_weight = group->group_weight;
7490
7491         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7492         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7493 }
7494
7495 /**
7496  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7497  * @env: The load balancing environment.
7498  * @sds: sched_domain statistics
7499  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7500  * @sgs: sched_group statistics
7501  *
7502  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7503  * busiest group.
7504  *
7505  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7506  * busiest group. %false otherwise.
7507  */
7508 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7509                                    struct sd_lb_stats *sds,
7510                                    struct sched_group *sg,
7511                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7512 {
7513         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7514
7515         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7516                 return true;
7517
7518         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7519                 return false;
7520
7521         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7522                 return false;
7523
7524         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7525                 goto asym_packing;
7526
7527         /*
7528          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7529          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7530          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7531          * power/energy consequences are not considered.
7532          */
7533         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7534             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7535                 return false;
7536
7537 asym_packing:
7538         /* This is the busiest node in its class. */
7539         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7540                 return true;
7541
7542         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
7543         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7544                 return true;
7545         /*
7546          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the highest
7547          * prority CPUs in the group, therefore mark all groups
7548          * of lower priority than ourself as busy.
7549          */
7550         if (sgs->sum_nr_running &&
7551             sched_asym_prefer(env->dst_cpu, sg->asym_prefer_cpu)) {
7552                 if (!sds->busiest)
7553                         return true;
7554
7555                 /* Prefer to move from lowest priority cpu's work */
7556                 if (sched_asym_prefer(sds->busiest->asym_prefer_cpu,
7557                                       sg->asym_prefer_cpu))
7558                         return true;
7559         }
7560
7561         return false;
7562 }
7563
7564 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7565 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7566 {
7567         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7568                 return regular;
7569         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7570                 return remote;
7571         return all;
7572 }
7573
7574 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7575 {
7576         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7577                 return regular;
7578         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7579                 return remote;
7580         return all;
7581 }
7582 #else
7583 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7584 {
7585         return all;
7586 }
7587
7588 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7589 {
7590         return regular;
7591 }
7592 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7593
7594 /**
7595  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7596  * @env: The load balancing environment.
7597  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7598  */
7599 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7600 {
7601         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7602         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7603         struct sg_lb_stats *local = &sds->local_stat;
7604         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7605         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7606         bool overload = false;
7607
7608         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7609                 prefer_sibling = 1;
7610
7611         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7612
7613         do {
7614                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7615                 int local_group;
7616
7617                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_span(sg));
7618                 if (local_group) {
7619                         sds->local = sg;
7620                         sgs = local;
7621
7622                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7623                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7624                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7625                 }
7626
7627                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7628                                                 &overload);
7629
7630                 if (local_group)
7631                         goto next_group;
7632
7633                 /*
7634                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7635                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7636                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7637                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7638                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7639                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7640                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7641                  * the tasks on the system).
7642                  */
7643                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7644                     group_has_capacity(env, local) &&
7645                     (sgs->sum_nr_running > local->sum_nr_running + 1)) {
7646                         sgs->group_no_capacity = 1;
7647                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7648                 }
7649
7650                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7651                         sds->busiest = sg;
7652                         sds->busiest_stat = *sgs;
7653                 }
7654
7655 next_group:
7656                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7657                 sds->total_load += sgs->group_load;
7658                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7659
7660                 sg = sg->next;
7661         } while (sg != env->sd->groups);
7662
7663         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7664                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7665
7666         if (!env->sd->parent) {
7667                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7668                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7669                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7670         }
7671
7672 }
7673
7674 /**
7675  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7676  *                      sched domain.
7677  *
7678  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7679  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7680  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7681  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7682  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7683  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7684  *
7685  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7686  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7687  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7688  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7689  * number.
7690  *
7691  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7692  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7693  *
7694  * @env: The load balancing environment.
7695  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7696  */
7697 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7698 {
7699         int busiest_cpu;
7700
7701         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7702                 return 0;
7703
7704         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7705                 return 0;
7706
7707         if (!sds->busiest)
7708                 return 0;
7709
7710         busiest_cpu = sds->busiest->asym_prefer_cpu;
7711         if (sched_asym_prefer(busiest_cpu, env->dst_cpu))
7712                 return 0;
7713
7714         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7715                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7716                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7717
7718         return 1;
7719 }
7720
7721 /**
7722  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7723  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7724  *                      load balancing.
7725  * @env: The load balancing environment.
7726  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7727  */
7728 static inline
7729 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7730 {
7731         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7732         unsigned int imbn = 2;
7733         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7734         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7735
7736         local = &sds->local_stat;
7737         busiest = &sds->busiest_stat;
7738
7739         if (!local->sum_nr_running)
7740                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7741         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7742                 imbn = 1;
7743
7744         scaled_busy_load_per_task =
7745                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7746                 busiest->group_capacity;
7747
7748         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7749             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7750                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7751                 return;
7752         }
7753
7754         /*
7755          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7756          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7757          * moving them.
7758          */
7759
7760         capa_now += busiest->group_capacity *
7761                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7762         capa_now += local->group_capacity *
7763                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7764         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7765
7766         /* Amount of load we'd subtract */
7767         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7768                 capa_move += busiest->group_capacity *
7769                             min(busiest->load_per_task,
7770                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7771         }
7772
7773         /* Amount of load we'd add */
7774         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7775             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7776                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7777                       local->group_capacity;
7778         } else {
7779                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7780                       local->group_capacity;
7781         }
7782         capa_move += local->group_capacity *
7783                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7784         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7785
7786         /* Move if we gain throughput */
7787         if (capa_move > capa_now)
7788                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7789 }
7790
7791 /**
7792  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7793  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7794  * @env: load balance environment
7795  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7796  */
7797 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7798 {
7799         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7800         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7801
7802         local = &sds->local_stat;
7803         busiest = &sds->busiest_stat;
7804
7805         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7806                 /*
7807                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7808                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7809                  */
7810                 busiest->load_per_task =
7811                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7812         }
7813
7814         /*
7815          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7816          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7817          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7818          * skipped when updating the busiest sg:
7819          */
7820         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7821             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7822                 env->imbalance = 0;
7823                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7824         }
7825
7826         /*
7827          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7828          */
7829         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7830             local->group_type   == group_overloaded) {
7831                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7832                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7833                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7834                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
7835                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7836                 } else
7837                         load_above_capacity = ~0UL;
7838         }
7839
7840         /*
7841          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7842          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7843          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7844          * we also don't want to reduce the group load below the group
7845          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7846          */
7847         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7848
7849         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7850         env->imbalance = min(
7851                 max_pull * busiest->group_capacity,
7852                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7853         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7854
7855         /*
7856          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7857          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7858          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7859          * moved
7860          */
7861         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7862                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7863 }
7864
7865 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7866
7867 /**
7868  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7869  * if there is an imbalance.
7870  *
7871  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7872  * to restore balance.
7873  *
7874  * @env: The load balancing environment.
7875  *
7876  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7877  */
7878 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7879 {
7880         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7881         struct sd_lb_stats sds;
7882
7883         init_sd_lb_stats(&sds);
7884
7885         /*
7886          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7887          * this level.
7888          */
7889         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7890         local = &sds.local_stat;
7891         busiest = &sds.busiest_stat;
7892
7893         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7894         if (check_asym_packing(env, &sds))
7895                 return sds.busiest;
7896
7897         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7898         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7899                 goto out_balanced;
7900
7901         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7902                                                 / sds.total_capacity;
7903
7904         /*
7905          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7906          * work because they assume all things are equal, which typically
7907          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7908          */
7909         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7910                 goto force_balance;
7911
7912         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7913         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7914             busiest->group_no_capacity)
7915                 goto force_balance;
7916
7917         /*
7918          * If the local group is busier than the selected busiest group
7919          * don't try and pull any tasks.
7920          */
7921         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7922                 goto out_balanced;
7923
7924         /*
7925          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7926          * average load.
7927          */
7928         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7929                 goto out_balanced;
7930
7931         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7932                 /*
7933                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7934                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7935                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7936                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7937                  * might end up to just move the imbalance on another group
7938                  */
7939                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7940                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7941                         goto out_balanced;
7942         } else {
7943                 /*
7944                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7945                  * imbalance_pct to be conservative.
7946                  */
7947                 if (100 * busiest->avg_load <=
7948                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7949                         goto out_balanced;
7950         }
7951
7952 force_balance:
7953         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7954         calculate_imbalance(env, &sds);
7955         return sds.busiest;
7956
7957 out_balanced:
7958         env->imbalance = 0;
7959         return NULL;
7960 }
7961
7962 /*
7963  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7964  */
7965 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7966                                      struct sched_group *group)
7967 {
7968         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7969         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7970         int i;
7971
7972         for_each_cpu_and(i, sched_group_span(group), env->cpus) {
7973                 unsigned long capacity, wl;
7974                 enum fbq_type rt;
7975
7976                 rq = cpu_rq(i);
7977                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7978
7979                 /*
7980                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7981                  *  - regular: there are !numa tasks
7982                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7983                  *  - all:     there is no distinction
7984                  *
7985                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7986                  * ignore those when there's better options.
7987                  *
7988                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7989                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7990                  * queue by moving tasks around inside the node.
7991                  *
7992                  * If we cannot move enough load due to this classification
7993                  * the next pass will adjust the group classification and
7994                  * allow migration of more tasks.
7995                  *
7996                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7997                  */
7998                 if (rt > env->fbq_type)
7999                         continue;
8000
8001                 capacity = capacity_of(i);
8002
8003                 wl = weighted_cpuload(i);
8004
8005                 /*
8006                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8007                  * which is not scaled with the cpu capacity.
8008                  */
8009
8010                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8011                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
8012                         continue;
8013
8014                 /*
8015                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
8016                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
8017                  * that the load can be moved away from the cpu that is
8018                  * potentially running at a lower capacity.
8019                  *
8020                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8021                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8022                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8023                  * our previous maximum.
8024                  */
8025                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8026                         busiest_load = wl;
8027                         busiest_capacity = capacity;
8028                         busiest = rq;
8029                 }
8030         }
8031
8032         return busiest;
8033 }
8034
8035 /*
8036  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8037  * so long as it is large enough.
8038  */
8039 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8040
8041 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8042 {
8043         struct sched_domain *sd = env->sd;
8044
8045         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8046
8047                 /*
8048                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8049                  * lower priority CPUs in order to pack all tasks in the
8050                  * highest priority CPUs.
8051                  */
8052                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) &&
8053                     sched_asym_prefer(env->dst_cpu, env->src_cpu))
8054                         return 1;
8055         }
8056
8057         /*
8058          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8059          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8060          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8061          * available on dst_cpu.
8062          */
8063         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8064             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8065                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8066                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8067                         return 1;
8068         }
8069
8070         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8071 }
8072
8073 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8074
8075 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8076 {
8077         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8078         int cpu, balance_cpu = -1;
8079
8080         /*
8081          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8082          * to do the newly idle load balance.
8083          */
8084         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8085                 return 1;
8086
8087         /* Try to find first idle cpu */
8088         for_each_cpu_and(cpu, group_balance_mask(sg), env->cpus) {
8089                 if (!idle_cpu(cpu))
8090                         continue;
8091
8092                 balance_cpu = cpu;
8093                 break;
8094         }
8095
8096         if (balance_cpu == -1)
8097                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8098
8099         /*
8100          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8101          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8102          */
8103         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8104 }
8105
8106 /*
8107  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8108  * tasks if there is an imbalance.
8109  */
8110 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8111                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8112                         int *continue_balancing)
8113 {
8114         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8115         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8116         struct sched_group *group;
8117         struct rq *busiest;
8118         struct rq_flags rf;
8119         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8120
8121         struct lb_env env = {
8122                 .sd             = sd,
8123                 .dst_cpu        = this_cpu,
8124                 .dst_rq         = this_rq,
8125                 .dst_grpmask    = sched_group_span(sd->groups),
8126                 .idle           = idle,
8127                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8128                 .cpus           = cpus,
8129                 .fbq_type       = all,
8130                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8131         };
8132
8133         /*
8134          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
8135          * other cpus in our group
8136          */
8137         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8138                 env.dst_grpmask = NULL;
8139
8140         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
8141
8142         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
8143
8144 redo:
8145         if (!should_we_balance(&env)) {
8146                 *continue_balancing = 0;
8147                 goto out_balanced;
8148         }
8149
8150         group = find_busiest_group(&env);
8151         if (!group) {
8152                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
8153                 goto out_balanced;
8154         }
8155
8156         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8157         if (!busiest) {
8158                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
8159                 goto out_balanced;
8160         }
8161
8162         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8163
8164         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8165
8166         env.src_cpu = busiest->cpu;
8167         env.src_rq = busiest;
8168
8169         ld_moved = 0;
8170         if (busiest->nr_running > 1) {
8171                 /*
8172                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8173                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8174                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8175                  * correctly treated as an imbalance.
8176                  */
8177                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8178                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8179
8180 more_balance:
8181                 rq_lock_irqsave(busiest, &rf);
8182                 update_rq_clock(busiest);
8183
8184                 /*
8185                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8186                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8187                  */
8188                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8189
8190                 /*
8191                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8192                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8193                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8194                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8195                  * See task_rq_lock() family for the details.
8196                  */
8197
8198                 rq_unlock(busiest, &rf);
8199
8200                 if (cur_ld_moved) {
8201                         attach_tasks(&env);
8202                         ld_moved += cur_ld_moved;
8203                 }
8204
8205                 local_irq_restore(rf.flags);
8206
8207                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8208                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8209                         goto more_balance;
8210                 }
8211
8212                 /*
8213                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8214                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8215                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8216                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8217                  * sched_group.
8218                  *
8219                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8220                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8221                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8222                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8223                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8224                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8225                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8226                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8227                  * This however should not happen so much in practice and
8228                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8229                  * excess load moved.
8230                  */
8231                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8232
8233                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8234                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8235
8236                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8237                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8238                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8239                         env.loop         = 0;
8240                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8241
8242                         /*
8243                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8244                          * need to continue with same src_cpu.
8245                          */
8246                         goto more_balance;
8247                 }
8248
8249                 /*
8250                  * We failed to reach balance because of affinity.
8251                  */
8252                 if (sd_parent) {
8253                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8254
8255                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8256                                 *group_imbalance = 1;
8257                 }
8258
8259                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8260                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8261                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8262                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
8263                                 env.loop = 0;
8264                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8265                                 goto redo;
8266                         }
8267                         goto out_all_pinned;
8268                 }
8269         }
8270
8271         if (!ld_moved) {
8272                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
8273                 /*
8274                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8275                  * We do not want newidle balance, which can be very
8276                  * frequent, pollute the failure counter causing
8277                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8278                  */
8279                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8280                         sd->nr_balance_failed++;
8281
8282                 if (need_active_balance(&env)) {
8283                         unsigned long flags;
8284
8285                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8286
8287                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8288                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8289                          * moved to this_cpu
8290                          */
8291                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu, &busiest->curr->cpus_allowed)) {
8292                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8293                                                             flags);
8294                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8295                                 goto out_one_pinned;
8296                         }
8297
8298                         /*
8299                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8300                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8301                          * only after active load balance is finished.
8302                          */
8303                         if (!busiest->active_balance) {
8304                                 busiest->active_balance = 1;
8305                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8306                                 active_balance = 1;
8307                         }
8308                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8309
8310                         if (active_balance) {
8311                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8312                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8313                                         &busiest->active_balance_work);
8314                         }
8315
8316                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
8317                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8318                 }
8319         } else
8320                 sd->nr_balance_failed = 0;
8321
8322         if (likely(!active_balance)) {
8323                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8324                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8325         } else {
8326                 /*
8327                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8328                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8329                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8330                  * detach_tasks).
8331                  */
8332                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8333                         sd->balance_interval *= 2;
8334         }
8335
8336         goto out;
8337
8338 out_balanced:
8339         /*
8340          * We reach balance although we may have faced some affinity
8341          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8342          */
8343         if (sd_parent) {
8344                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8345
8346                 if (*group_imbalance)
8347                         *group_imbalance = 0;
8348         }
8349
8350 out_all_pinned:
8351         /*
8352          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8353          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8354          * can try to migrate them.
8355          */
8356         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
8357
8358         sd->nr_balance_failed = 0;
8359
8360 out_one_pinned:
8361         /* tune up the balancing interval */
8362         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8363                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8364                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8365                 sd->balance_interval *= 2;
8366
8367         ld_moved = 0;
8368 out:
8369         return ld_moved;
8370 }
8371
8372 static inline unsigned long
8373 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8374 {
8375         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8376
8377         if (cpu_busy)
8378                 interval *= sd->busy_factor;
8379
8380         /* scale ms to jiffies */
8381         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8382         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8383
8384         return interval;
8385 }
8386
8387 static inline void
8388 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
8389 {
8390         unsigned long interval, next;
8391
8392         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
8393         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
8394         next = sd->last_balance + interval;
8395
8396         if (time_after(*next_balance, next))
8397                 *next_balance = next;
8398 }
8399
8400 /*
8401  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8402  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8403  */
8404 static int idle_balance(struct rq *this_rq, struct rq_flags *rf)
8405 {
8406         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8407         int this_cpu = this_rq->cpu;
8408         struct sched_domain *sd;
8409         int pulled_task = 0;
8410         u64 curr_cost = 0;
8411
8412         /*
8413          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8414          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8415          */
8416         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8417
8418         /*
8419          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
8420          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
8421          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
8422          * re-start the picking loop.
8423          */
8424         rq_unpin_lock(this_rq, rf);
8425
8426         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8427             !this_rq->rd->overload) {
8428                 rcu_read_lock();
8429                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8430                 if (sd)
8431                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8432                 rcu_read_unlock();
8433
8434                 goto out;
8435         }
8436
8437         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8438
8439         update_blocked_averages(this_cpu);
8440         rcu_read_lock();
8441         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8442                 int continue_balancing = 1;
8443                 u64 t0, domain_cost;
8444
8445                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8446                         continue;
8447
8448                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8449                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8450                         break;
8451                 }
8452
8453                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8454                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8455
8456                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8457                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8458                                                    &continue_balancing);
8459
8460                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8461                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8462                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8463
8464                         curr_cost += domain_cost;
8465                 }
8466
8467                 update_next_balance(sd, &next_balance);
8468
8469                 /*
8470                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8471                  * now runnable tasks on this rq.
8472                  */
8473                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8474                         break;
8475         }
8476         rcu_read_unlock();
8477
8478         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8479
8480         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8481                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8482
8483         /*
8484          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8485          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8486          * pretend we pulled a task.
8487          */
8488         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8489                 pulled_task = 1;
8490
8491 out:
8492         /* Move the next balance forward */
8493         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8494                 this_rq->next_balance = next_balance;
8495
8496         /* Is there a task of a high priority class? */
8497         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8498                 pulled_task = -1;
8499
8500         if (pulled_task)
8501                 this_rq->idle_stamp = 0;
8502
8503         rq_repin_lock(this_rq, rf);
8504
8505         return pulled_task;
8506 }
8507
8508 /*
8509  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8510  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8511  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8512  * avoids physical / logical imbalances.
8513  */
8514 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8515 {
8516         struct rq *busiest_rq = data;
8517         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8518         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8519         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8520         struct sched_domain *sd;
8521         struct task_struct *p = NULL;
8522         struct rq_flags rf;
8523
8524         rq_lock_irq(busiest_rq, &rf);
8525
8526         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8527         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8528                      !busiest_rq->active_balance))
8529                 goto out_unlock;
8530
8531         /* Is there any task to move? */
8532         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8533                 goto out_unlock;
8534
8535         /*
8536          * This condition is "impossible", if it occurs
8537          * we need to fix it. Originally reported by
8538          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8539          */
8540         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8541
8542         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8543         rcu_read_lock();
8544         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8545                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8546                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8547                                 break;
8548         }
8549
8550         if (likely(sd)) {
8551                 struct lb_env env = {
8552                         .sd             = sd,
8553                         .dst_cpu        = target_cpu,
8554                         .dst_rq         = target_rq,
8555                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8556                         .src_rq         = busiest_rq,
8557                         .idle           = CPU_IDLE,
8558                 };
8559
8560                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8561                 update_rq_clock(busiest_rq);
8562
8563                 p = detach_one_task(&env);
8564                 if (p) {
8565                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8566                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8567                         sd->nr_balance_failed = 0;
8568                 } else {
8569                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8570                 }
8571         }
8572         rcu_read_unlock();
8573 out_unlock:
8574         busiest_rq->active_balance = 0;
8575         rq_unlock(busiest_rq, &rf);
8576
8577         if (p)
8578                 attach_one_task(target_rq, p);
8579
8580         local_irq_enable();
8581
8582         return 0;
8583 }
8584
8585 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8586 {
8587         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8588 }
8589
8590 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8591 /*
8592  * idle load balancing details
8593  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8594  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8595  *   load balancing for all the idle CPUs.
8596  */
8597 static struct {
8598         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8599         atomic_t nr_cpus;
8600         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8601 } nohz ____cacheline_aligned;
8602
8603 static inline int find_new_ilb(void)
8604 {
8605         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8606
8607         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8608                 return ilb;
8609
8610         return nr_cpu_ids;
8611 }
8612
8613 /*
8614  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8615  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8616  * CPU (if there is one).
8617  */
8618 static void nohz_balancer_kick(void)
8619 {
8620         int ilb_cpu;
8621
8622         nohz.next_balance++;
8623
8624         ilb_cpu = find_new_ilb();
8625
8626         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8627                 return;
8628
8629         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8630                 return;
8631         /*
8632          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8633          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8634          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8635          * will be run before returning from the IPI.
8636          */
8637         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8638         return;
8639 }
8640
8641 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
8642 {
8643         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8644                 /*
8645                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8646                  */
8647                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8648                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8649                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8650                 }
8651                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8652         }
8653 }
8654
8655 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8656 {
8657         struct sched_domain *sd;
8658         int cpu = smp_processor_id();
8659
8660         rcu_read_lock();
8661         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8662
8663         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8664                 goto unlock;
8665         sd->nohz_idle = 0;
8666
8667         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8668 unlock:
8669         rcu_read_unlock();
8670 }
8671
8672 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8673 {
8674         struct sched_domain *sd;
8675         int cpu = smp_processor_id();
8676
8677         rcu_read_lock();
8678         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8679
8680         if (!sd || sd->nohz_idle)
8681                 goto unlock;
8682         sd->nohz_idle = 1;
8683
8684         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8685 unlock:
8686         rcu_read_unlock();
8687 }
8688
8689 /*
8690  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8691  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8692  */
8693 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8694 {
8695         /*
8696          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8697          */
8698         if (!cpu_active(cpu))
8699                 return;
8700
8701         /* Spare idle load balancing on CPUs that don't want to be disturbed: */
8702         if (!is_housekeeping_cpu(cpu))
8703                 return;
8704
8705         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8706                 return;
8707
8708         /*
8709          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8710          */
8711         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8712                 return;
8713
8714         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8715         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8716         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8717 }
8718 #endif
8719
8720 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8721
8722 /*
8723  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8724  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8725  */
8726 void update_max_interval(void)
8727 {
8728         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8729 }
8730
8731 /*
8732  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8733  * and initiates a balancing operation if so.
8734  *
8735  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8736  */
8737 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8738 {
8739         int continue_balancing = 1;
8740         int cpu = rq->cpu;
8741         unsigned long interval;
8742         struct sched_domain *sd;
8743         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8744         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8745         int update_next_balance = 0;
8746         int need_serialize, need_decay = 0;
8747         u64 max_cost = 0;
8748
8749         update_blocked_averages(cpu);
8750
8751         rcu_read_lock();
8752         for_each_domain(cpu, sd) {
8753                 /*
8754                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8755                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8756                  */
8757                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8758                         sd->max_newidle_lb_cost =
8759                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8760                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8761                         need_decay = 1;
8762                 }
8763                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8764
8765                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8766                         continue;
8767
8768                 /*
8769                  * Stop the load balance at this level. There is another
8770                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8771                  * actively.
8772                  */
8773                 if (!continue_balancing) {
8774                         if (need_decay)
8775                                 continue;
8776                         break;
8777                 }
8778
8779                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8780
8781                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8782                 if (need_serialize) {
8783                         if (!spin_trylock(&balancing))
8784                                 goto out;
8785                 }
8786
8787                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8788                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8789                                 /*
8790                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8791                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8792                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8793                                  */
8794                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8795                         }
8796                         sd->last_balance = jiffies;
8797                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8798                 }
8799                 if (need_serialize)
8800                         spin_unlock(&balancing);
8801 out:
8802                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8803                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8804                         update_next_balance = 1;
8805                 }
8806         }
8807         if (need_decay) {
8808                 /*
8809                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8810                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8811                  */
8812                 rq->max_idle_balance_cost =
8813                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8814         }
8815         rcu_read_unlock();
8816
8817         /*
8818          * next_balance will be updated only when there is a need.
8819          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8820          * updated.
8821          */
8822         if (likely(update_next_balance)) {
8823                 rq->next_balance = next_balance;
8824
8825 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8826                 /*
8827                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8828                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8829                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8830                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8831                  * balance for itself and we need to update the
8832                  * nohz.next_balance accordingly.
8833                  */
8834                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8835                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8836 #endif
8837         }
8838 }
8839
8840 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8841 /*
8842  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8843  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8844  */
8845 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8846 {
8847         int this_cpu = this_rq->cpu;
8848         struct rq *rq;
8849         int balance_cpu;
8850         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8851         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8852         int update_next_balance = 0;
8853
8854         if (idle != CPU_IDLE ||
8855             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8856                 goto end;
8857
8858         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8859                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8860                         continue;
8861
8862                 /*
8863                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8864                  * work being done for other cpus. Next load
8865                  * balancing owner will pick it up.
8866                  */
8867                 if (need_resched())
8868                         break;
8869
8870                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8871
8872                 /*
8873                  * If time for next balance is due,
8874                  * do the balance.
8875                  */
8876                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8877                         struct rq_flags rf;
8878
8879                         rq_lock_irq(rq, &rf);
8880                         update_rq_clock(rq);
8881                         cpu_load_update_idle(rq);
8882                         rq_unlock_irq(rq, &rf);
8883
8884                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8885                 }
8886
8887                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8888                         next_balance = rq->next_balance;
8889                         update_next_balance = 1;
8890                 }
8891         }
8892
8893         /*
8894          * next_balance will be updated only when there is a need.
8895          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8896          * updated.
8897          */
8898         if (likely(update_next_balance))
8899                 nohz.next_balance = next_balance;
8900 end:
8901         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8902 }
8903
8904 /*
8905  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8906  * of an idle cpu in the system.
8907  *   - This rq has more than one task.
8908  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8909  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8910  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8911  *     multiple busy cpu.
8912  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8913  *     domain span are idle.
8914  */
8915 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8916 {
8917         unsigned long now = jiffies;
8918         struct sched_domain_shared *sds;
8919         struct sched_domain *sd;
8920         int nr_busy, i, cpu = rq->cpu;
8921         bool kick = false;
8922
8923         if (unlikely(rq->idle_balance))
8924                 return false;
8925
8926        /*
8927         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8928         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8929         */
8930         set_cpu_sd_state_busy();
8931         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8932
8933         /*
8934          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8935          * balancing.
8936          */
8937         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8938                 return false;
8939
8940         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8941                 return false;
8942
8943         if (rq->nr_running >= 2)
8944                 return true;
8945
8946         rcu_read_lock();
8947         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
8948         if (sds) {
8949                 /*
8950                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
8951                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
8952                  */
8953                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
8954                 if (nr_busy > 1) {
8955                         kick = true;
8956                         goto unlock;
8957                 }
8958
8959         }
8960
8961         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8962         if (sd) {
8963                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8964                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8965                         kick = true;
8966                         goto unlock;
8967                 }
8968         }
8969
8970         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8971         if (sd) {
8972                 for_each_cpu(i, sched_domain_span(sd)) {
8973                         if (i == cpu ||
8974                             !cpumask_test_cpu(i, nohz.idle_cpus_mask))
8975                                 continue;
8976
8977                         if (sched_asym_prefer(i, cpu)) {
8978                                 kick = true;
8979                                 goto unlock;
8980                         }
8981                 }
8982         }
8983 unlock:
8984         rcu_read_unlock();
8985         return kick;
8986 }
8987 #else
8988 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8989 #endif
8990
8991 /*
8992  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8993  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8994  */
8995 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8996 {
8997         struct rq *this_rq = this_rq();
8998         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8999                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9000
9001         /*
9002          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
9003          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
9004          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9005          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
9006          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9007          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9008          */
9009         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
9010         rebalance_domains(this_rq, idle);
9011 }
9012
9013 /*
9014  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9015  */
9016 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9017 {
9018         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9019         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9020                 return;
9021
9022         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9023                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9024 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9025         if (nohz_kick_needed(rq))
9026                 nohz_balancer_kick();
9027 #endif
9028 }
9029
9030 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9031 {
9032         update_sysctl();
9033
9034         update_runtime_enabled(rq);
9035 }
9036
9037 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9038 {
9039         update_sysctl();
9040
9041         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9042         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9043 }
9044
9045 #endif /* CONFIG_SMP */
9046
9047 /*
9048  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9049  */
9050 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9051 {
9052         struct cfs_rq *cfs_rq;
9053         struct sched_entity *se = &curr->se;
9054
9055         for_each_sched_entity(se) {
9056                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9057                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9058         }
9059
9060         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9061                 task_tick_numa(rq, curr);
9062 }
9063
9064 /*
9065  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9066  *  - child not yet on the tasklist
9067  *  - preemption disabled
9068  */
9069 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9070 {
9071         struct cfs_rq *cfs_rq;
9072         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9073         struct rq *rq = this_rq();
9074         struct rq_flags rf;
9075
9076         rq_lock(rq, &rf);
9077         update_rq_clock(rq);
9078
9079         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9080         curr = cfs_rq->curr;
9081         if (curr) {
9082                 update_curr(cfs_rq);
9083                 se->vruntime = curr->vruntime;
9084         }
9085         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9086
9087         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9088                 /*
9089                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9090                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9091                  */
9092                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9093                 resched_curr(rq);
9094         }
9095
9096         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9097         rq_unlock(rq, &rf);
9098 }
9099
9100 /*
9101  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9102  * the current task.
9103  */
9104 static void
9105 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9106 {
9107         if (!task_on_rq_queued(p))
9108                 return;
9109
9110         /*
9111          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9112          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9113          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9114          */
9115         if (rq->curr == p) {
9116                 if (p->prio > oldprio)
9117                         resched_curr(rq);
9118         } else
9119                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9120 }
9121
9122 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9123 {
9124         struct sched_entity *se = &p->se;
9125
9126         /*
9127          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9128          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9129          * vruntime.
9130          */
9131         if (p->on_rq)
9132                 return true;
9133
9134         /*
9135          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9136          * But there are some cases where it has already been normalized:
9137          *
9138          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9139          *   wake_up_new_task().
9140          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9141          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9142          */
9143         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9144                 return true;
9145
9146         return false;
9147 }
9148
9149 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9150 /*
9151  * Propagate the changes of the sched_entity across the tg tree to make it
9152  * visible to the root
9153  */
9154 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9155 {
9156         struct cfs_rq *cfs_rq;
9157
9158         /* Start to propagate at parent */
9159         se = se->parent;
9160
9161         for_each_sched_entity(se) {
9162                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9163
9164                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
9165                         break;
9166
9167                 update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9168         }
9169 }
9170 #else
9171 static void propagate_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se) { }
9172 #endif
9173
9174 static void detach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9175 {
9176         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9177
9178         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9179         update_load_avg(se, 0);
9180         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9181         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9182         propagate_entity_cfs_rq(se);
9183 }
9184
9185 static void attach_entity_cfs_rq(struct sched_entity *se)
9186 {
9187         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9188
9189 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9190         /*
9191          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9192          * class maintain depth value), reset depth properly.
9193          */
9194         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9195 #endif
9196
9197         /* Synchronize entity with its cfs_rq */
9198         update_load_avg(se, sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD) ? 0 : SKIP_AGE_LOAD);
9199         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9200         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
9201         propagate_entity_cfs_rq(se);
9202 }
9203
9204 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9205 {
9206         struct sched_entity *se = &p->se;
9207         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9208
9209         if (!vruntime_normalized(p)) {
9210                 /*
9211                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9212                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9213                  */
9214                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9215                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9216         }
9217
9218         detach_entity_cfs_rq(se);
9219 }
9220
9221 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9222 {
9223         struct sched_entity *se = &p->se;
9224         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9225
9226         attach_entity_cfs_rq(se);
9227
9228         if (!vruntime_normalized(p))
9229                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9230 }
9231
9232 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9233 {
9234         detach_task_cfs_rq(p);
9235 }
9236
9237 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9238 {
9239         attach_task_cfs_rq(p);
9240
9241         if (task_on_rq_queued(p)) {
9242                 /*
9243                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9244                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9245                  * if we can still preempt the current task.
9246                  */
9247                 if (rq->curr == p)
9248                         resched_curr(rq);
9249                 else
9250                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9251         }
9252 }
9253
9254 /* Account for a task changing its policy or group.
9255  *
9256  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9257  * migrates between groups/classes.
9258  */
9259 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9260 {
9261         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9262
9263         for_each_sched_entity(se) {
9264                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9265
9266                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9267                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9268                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9269         }
9270 }
9271
9272 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9273 {
9274         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
9275         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9276 #ifndef CONFIG_64BIT
9277         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9278 #endif
9279 #ifdef CONFIG_SMP
9280 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9281         cfs_rq->propagate_avg = 0;
9282 #endif
9283         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
9284         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
9285 #endif
9286 }
9287
9288 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9289 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
9290 {
9291         struct sched_entity *se = &p->se;
9292
9293         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9294         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9295 }
9296
9297 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9298 {
9299         detach_task_cfs_rq(p);
9300         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9301
9302 #ifdef CONFIG_SMP
9303         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9304         p->se.avg.last_update_time = 0;
9305 #endif
9306         attach_task_cfs_rq(p);
9307 }
9308
9309 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
9310 {
9311         switch (type) {
9312         case TASK_SET_GROUP:
9313                 task_set_group_fair(p);
9314                 break;
9315
9316         case TASK_MOVE_GROUP:
9317                 task_move_group_fair(p);
9318                 break;
9319         }
9320 }
9321
9322 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9323 {
9324         int i;
9325
9326         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9327
9328         for_each_possible_cpu(i) {
9329                 if (tg->cfs_rq)
9330                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9331                 if (tg->se)
9332                         kfree(tg->se[i]);
9333         }
9334
9335         kfree(tg->cfs_rq);
9336         kfree(tg->se);
9337 }
9338
9339 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9340 {
9341         struct sched_entity *se;
9342         struct cfs_rq *cfs_rq;
9343         int i;
9344
9345         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9346         if (!tg->cfs_rq)
9347                 goto err;
9348         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9349         if (!tg->se)
9350                 goto err;
9351
9352         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9353
9354         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9355
9356         for_each_possible_cpu(i) {
9357                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9358                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9359                 if (!cfs_rq)
9360                         goto err;
9361
9362                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9363                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9364                 if (!se)
9365                         goto err_free_rq;
9366
9367                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9368                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9369                 init_entity_runnable_average(se);
9370         }
9371
9372         return 1;
9373
9374 err_free_rq:
9375         kfree(cfs_rq);
9376 err:
9377         return 0;
9378 }
9379
9380 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9381 {
9382         struct sched_entity *se;
9383         struct rq *rq;
9384         int i;
9385
9386         for_each_possible_cpu(i) {
9387                 rq = cpu_rq(i);
9388                 se = tg->se[i];
9389
9390                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9391                 update_rq_clock(rq);
9392                 attach_entity_cfs_rq(se);
9393                 sync_throttle(tg, i);
9394                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9395         }
9396 }
9397
9398 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9399 {
9400         unsigned long flags;
9401         struct rq *rq;
9402         int cpu;
9403
9404         for_each_possible_cpu(cpu) {
9405                 if (tg->se[cpu])
9406                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
9407
9408                 /*
9409                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9410                  * check on_list without danger of it being re-added.
9411                  */
9412                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9413                         continue;
9414
9415                 rq = cpu_rq(cpu);
9416
9417                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9418                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9419                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9420         }
9421 }
9422
9423 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9424                         struct sched_entity *se, int cpu,
9425                         struct sched_entity *parent)
9426 {
9427         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9428
9429         cfs_rq->tg = tg;
9430         cfs_rq->rq = rq;
9431         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9432
9433         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9434         tg->se[cpu] = se;
9435
9436         /* se could be NULL for root_task_group */
9437         if (!se)
9438                 return;
9439
9440         if (!parent) {
9441                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9442                 se->depth = 0;
9443         } else {
9444                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9445                 se->depth = parent->depth + 1;
9446         }
9447
9448         se->my_q = cfs_rq;
9449         /* guarantee group entities always have weight */
9450         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9451         se->parent = parent;
9452 }
9453
9454 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9455
9456 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9457 {
9458         int i;
9459
9460         /*
9461          * We can't change the weight of the root cgroup.
9462          */
9463         if (!tg->se[0])
9464                 return -EINVAL;
9465
9466         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9467
9468         mutex_lock(&shares_mutex);
9469         if (tg->shares == shares)
9470                 goto done;
9471
9472         tg->shares = shares;
9473         for_each_possible_cpu(i) {
9474                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9475                 struct sched_entity *se = tg->se[i];
9476                 struct rq_flags rf;
9477
9478                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9479                 rq_lock_irqsave(rq, &rf);
9480                 update_rq_clock(rq);
9481                 for_each_sched_entity(se) {
9482                         update_load_avg(se, UPDATE_TG);
9483                         update_cfs_shares(se);
9484                 }
9485                 rq_unlock_irqrestore(rq, &rf);
9486         }
9487
9488 done:
9489         mutex_unlock(&shares_mutex);
9490         return 0;
9491 }
9492 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9493
9494 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9495
9496 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9497 {
9498         return 1;
9499 }
9500
9501 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9502
9503 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9504
9505 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9506
9507
9508 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9509 {
9510         struct sched_entity *se = &task->se;
9511         unsigned int rr_interval = 0;
9512
9513         /*
9514          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9515          * idle runqueue:
9516          */
9517         if (rq->cfs.load.weight)
9518                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9519
9520         return rr_interval;
9521 }
9522
9523 /*
9524  * All the scheduling class methods:
9525  */
9526 const struct sched_class fair_sched_class = {
9527         .next                   = &idle_sched_class,
9528         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9529         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9530         .yield_task             = yield_task_fair,
9531         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9532
9533         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9534
9535         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9536         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9537
9538 #ifdef CONFIG_SMP
9539         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9540         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9541
9542         .rq_online              = rq_online_fair,
9543         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9544
9545         .task_dead              = task_dead_fair,
9546         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9547 #endif
9548
9549         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9550         .task_tick              = task_tick_fair,
9551         .task_fork              = task_fork_fair,
9552
9553         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9554         .switched_from          = switched_from_fair,
9555         .switched_to            = switched_to_fair,
9556
9557         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9558
9559         .update_curr            = update_curr_fair,
9560
9561 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9562         .task_change_group      = task_change_group_fair,
9563 #endif
9564 };
9565
9566 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9567 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9568 {
9569         struct cfs_rq *cfs_rq, *pos;
9570
9571         rcu_read_lock();
9572         for_each_leaf_cfs_rq_safe(cpu_rq(cpu), cfs_rq, pos)
9573                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9574         rcu_read_unlock();
9575 }
9576
9577 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9578 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9579 {
9580         int node;
9581         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9582
9583         for_each_online_node(node) {
9584                 if (p->numa_faults) {
9585                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9586                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9587                 }
9588                 if (p->numa_group) {
9589                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9590                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9591                 }
9592                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9593         }
9594 }
9595 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9596 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9597
9598 __init void init_sched_fair_class(void)
9599 {
9600 #ifdef CONFIG_SMP
9601         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9602
9603 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9604         nohz.next_balance = jiffies;
9605         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9606 #endif
9607 #endif /* SMP */
9608
9609 }