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