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