Merge tag 'please-pull-sys_bpf' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[platform/kernel/linux-rpi.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra <pzijlstr@redhat.com>
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
287                                        int force_update);
288
289 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
290 {
291         if (!cfs_rq->on_list) {
292                 /*
293                  * Ensure we either appear before our parent (if already
294                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
295                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
296                  * reduces this to two cases.
297                  */
298                 if (cfs_rq->tg->parent &&
299                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
300                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 } else {
303                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
304                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
305                 }
306
307                 cfs_rq->on_list = 1;
308                 /* We should have no load, but we need to update last_decay. */
309                 update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 0);
310         }
311 }
312
313 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
314 {
315         if (cfs_rq->on_list) {
316                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
317                 cfs_rq->on_list = 0;
318         }
319 }
320
321 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
322 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
323         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
324
325 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
326 static inline struct cfs_rq *
327 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
328 {
329         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
330                 return se->cfs_rq;
331
332         return NULL;
333 }
334
335 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
336 {
337         return se->parent;
338 }
339
340 static void
341 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
342 {
343         int se_depth, pse_depth;
344
345         /*
346          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
347          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
348          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
349          * parent.
350          */
351
352         /* First walk up until both entities are at same depth */
353         se_depth = (*se)->depth;
354         pse_depth = (*pse)->depth;
355
356         while (se_depth > pse_depth) {
357                 se_depth--;
358                 *se = parent_entity(*se);
359         }
360
361         while (pse_depth > se_depth) {
362                 pse_depth--;
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365
366         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
367                 *se = parent_entity(*se);
368                 *pse = parent_entity(*pse);
369         }
370 }
371
372 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
373
374 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
375 {
376         return container_of(se, struct task_struct, se);
377 }
378
379 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
380 {
381         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
382 }
383
384 #define entity_is_task(se)      1
385
386 #define for_each_sched_entity(se) \
387                 for (; se; se = NULL)
388
389 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
390 {
391         return &task_rq(p)->cfs;
392 }
393
394 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
395 {
396         struct task_struct *p = task_of(se);
397         struct rq *rq = task_rq(p);
398
399         return &rq->cfs;
400 }
401
402 /* runqueue "owned" by this group */
403 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
404 {
405         return NULL;
406 }
407
408 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
409 {
410 }
411
412 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
413 {
414 }
415
416 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
417                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
418
419 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
420 {
421         return NULL;
422 }
423
424 static inline void
425 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
426 {
427 }
428
429 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
430
431 static __always_inline
432 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
433
434 /**************************************************************
435  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
436  */
437
438 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
439 {
440         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
441         if (delta > 0)
442                 max_vruntime = vruntime;
443
444         return max_vruntime;
445 }
446
447 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
448 {
449         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
450         if (delta < 0)
451                 min_vruntime = vruntime;
452
453         return min_vruntime;
454 }
455
456 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
457                                 struct sched_entity *b)
458 {
459         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
460 }
461
462 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
463 {
464         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
465
466         if (cfs_rq->curr)
467                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
468
469         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
470                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
471                                                    struct sched_entity,
472                                                    run_node);
473
474                 if (!cfs_rq->curr)
475                         vruntime = se->vruntime;
476                 else
477                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
478         }
479
480         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
481         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
482 #ifndef CONFIG_64BIT
483         smp_wmb();
484         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
485 #endif
486 }
487
488 /*
489  * Enqueue an entity into the rb-tree:
490  */
491 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
492 {
493         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
494         struct rb_node *parent = NULL;
495         struct sched_entity *entry;
496         int leftmost = 1;
497
498         /*
499          * Find the right place in the rbtree:
500          */
501         while (*link) {
502                 parent = *link;
503                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
504                 /*
505                  * We dont care about collisions. Nodes with
506                  * the same key stay together.
507                  */
508                 if (entity_before(se, entry)) {
509                         link = &parent->rb_left;
510                 } else {
511                         link = &parent->rb_right;
512                         leftmost = 0;
513                 }
514         }
515
516         /*
517          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
518          * used):
519          */
520         if (leftmost)
521                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
522
523         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
524         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
525 }
526
527 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
528 {
529         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
530                 struct rb_node *next_node;
531
532                 next_node = rb_next(&se->run_node);
533                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
534         }
535
536         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
537 }
538
539 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
540 {
541         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
542
543         if (!left)
544                 return NULL;
545
546         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
547 }
548
549 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
550 {
551         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
552
553         if (!next)
554                 return NULL;
555
556         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
557 }
558
559 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
560 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
561 {
562         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
563
564         if (!last)
565                 return NULL;
566
567         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
568 }
569
570 /**************************************************************
571  * Scheduling class statistics methods:
572  */
573
574 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
575                 void __user *buffer, size_t *lenp,
576                 loff_t *ppos)
577 {
578         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
579         int factor = get_update_sysctl_factor();
580
581         if (ret || !write)
582                 return ret;
583
584         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
585                                         sysctl_sched_min_granularity);
586
587 #define WRT_SYSCTL(name) \
588         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
589         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
590         WRT_SYSCTL(sched_latency);
591         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
592 #undef WRT_SYSCTL
593
594         return 0;
595 }
596 #endif
597
598 /*
599  * delta /= w
600  */
601 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
602 {
603         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
604                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
605
606         return delta;
607 }
608
609 /*
610  * The idea is to set a period in which each task runs once.
611  *
612  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
613  * this period because otherwise the slices get too small.
614  *
615  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
616  */
617 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
618 {
619         u64 period = sysctl_sched_latency;
620         unsigned long nr_latency = sched_nr_latency;
621
622         if (unlikely(nr_running > nr_latency)) {
623                 period = sysctl_sched_min_granularity;
624                 period *= nr_running;
625         }
626
627         return period;
628 }
629
630 /*
631  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
632  * proportional to the weight.
633  *
634  * s = p*P[w/rw]
635  */
636 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
637 {
638         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
639
640         for_each_sched_entity(se) {
641                 struct load_weight *load;
642                 struct load_weight lw;
643
644                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
645                 load = &cfs_rq->load;
646
647                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
648                         lw = cfs_rq->load;
649
650                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
651                         load = &lw;
652                 }
653                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
654         }
655         return slice;
656 }
657
658 /*
659  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
660  *
661  * vs = s/w
662  */
663 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
664 {
665         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
666 }
667
668 #ifdef CONFIG_SMP
669 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
670 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
671
672 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se);
673
674 /* Give new task start runnable values to heavy its load in infant time */
675 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
676 {
677         u32 slice;
678
679         p->se.avg.decay_count = 0;
680         slice = sched_slice(task_cfs_rq(p), &p->se) >> 10;
681         p->se.avg.runnable_avg_sum = slice;
682         p->se.avg.runnable_avg_period = slice;
683         __update_task_entity_contrib(&p->se);
684 }
685 #else
686 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
687 {
688 }
689 #endif
690
691 /*
692  * Update the current task's runtime statistics.
693  */
694 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
695 {
696         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
697         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
698         u64 delta_exec;
699
700         if (unlikely(!curr))
701                 return;
702
703         delta_exec = now - curr->exec_start;
704         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
705                 return;
706
707         curr->exec_start = now;
708
709         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
710                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
711
712         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
713         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
714
715         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
716         update_min_vruntime(cfs_rq);
717
718         if (entity_is_task(curr)) {
719                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
720
721                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
722                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
723                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
724         }
725
726         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
727 }
728
729 static inline void
730 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
731 {
732         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
733 }
734
735 /*
736  * Task is being enqueued - update stats:
737  */
738 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
739 {
740         /*
741          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
742          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
743          */
744         if (se != cfs_rq->curr)
745                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
746 }
747
748 static void
749 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
750 {
751         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
752                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
753         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
754         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
755                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
756 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
757         if (entity_is_task(se)) {
758                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
759                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
760         }
761 #endif
762         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
763 }
764
765 static inline void
766 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
767 {
768         /*
769          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
770          * waiting task:
771          */
772         if (se != cfs_rq->curr)
773                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
774 }
775
776 /*
777  * We are picking a new current task - update its stats:
778  */
779 static inline void
780 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
781 {
782         /*
783          * We are starting a new run period:
784          */
785         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
786 }
787
788 /**************************************************
789  * Scheduling class queueing methods:
790  */
791
792 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
793 /*
794  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
795  * calculated based on the tasks virtual memory size and
796  * numa_balancing_scan_size.
797  */
798 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
799 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
800
801 /* Portion of address space to scan in MB */
802 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
803
804 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
805 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
806
807 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
808 {
809         unsigned long rss = 0;
810         unsigned long nr_scan_pages;
811
812         /*
813          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
814          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
815          * on resident pages
816          */
817         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
818         rss = get_mm_rss(p->mm);
819         if (!rss)
820                 rss = nr_scan_pages;
821
822         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
823         return rss / nr_scan_pages;
824 }
825
826 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
827 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
828
829 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
830 {
831         unsigned int scan, floor;
832         unsigned int windows = 1;
833
834         if (sysctl_numa_balancing_scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
835                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / sysctl_numa_balancing_scan_size;
836         floor = 1000 / windows;
837
838         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
839         return max_t(unsigned int, floor, scan);
840 }
841
842 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
843 {
844         unsigned int smin = task_scan_min(p);
845         unsigned int smax;
846
847         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
848         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
849         return max(smin, smax);
850 }
851
852 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
853 {
854         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
855         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
856 }
857
858 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
859 {
860         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
861         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
862 }
863
864 struct numa_group {
865         atomic_t refcount;
866
867         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
868         int nr_tasks;
869         pid_t gid;
870         struct list_head task_list;
871
872         struct rcu_head rcu;
873         nodemask_t active_nodes;
874         unsigned long total_faults;
875         /*
876          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
877          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
878          * more by CPU use than by memory faults.
879          */
880         unsigned long *faults_cpu;
881         unsigned long faults[0];
882 };
883
884 /* Shared or private faults. */
885 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
886
887 /* Memory and CPU locality */
888 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
889
890 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
891 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
892
893 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
894 {
895         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
896 }
897
898 static inline int task_faults_idx(int nid, int priv)
899 {
900         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * nid + priv;
901 }
902
903 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
904 {
905         if (!p->numa_faults_memory)
906                 return 0;
907
908         return p->numa_faults_memory[task_faults_idx(nid, 0)] +
909                 p->numa_faults_memory[task_faults_idx(nid, 1)];
910 }
911
912 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
913 {
914         if (!p->numa_group)
915                 return 0;
916
917         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 0)] +
918                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 1)];
919 }
920
921 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
922 {
923         return group->faults_cpu[task_faults_idx(nid, 0)] +
924                 group->faults_cpu[task_faults_idx(nid, 1)];
925 }
926
927 /*
928  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
929  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
930  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
931  * evenly spread out between numa nodes.
932  */
933 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid)
934 {
935         unsigned long total_faults;
936
937         if (!p->numa_faults_memory)
938                 return 0;
939
940         total_faults = p->total_numa_faults;
941
942         if (!total_faults)
943                 return 0;
944
945         return 1000 * task_faults(p, nid) / total_faults;
946 }
947
948 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid)
949 {
950         if (!p->numa_group || !p->numa_group->total_faults)
951                 return 0;
952
953         return 1000 * group_faults(p, nid) / p->numa_group->total_faults;
954 }
955
956 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
957                                 int src_nid, int dst_cpu)
958 {
959         struct numa_group *ng = p->numa_group;
960         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
961         int last_cpupid, this_cpupid;
962
963         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
964
965         /*
966          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
967          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
968          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
969          *
970          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
971          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
972          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
973          *
974          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
975          * same result twice in a row, given these samples are fully
976          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
977          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
978          *
979          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
980          * act on an unlikely task<->page relation.
981          */
982         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
983         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
984                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
985                 return false;
986
987         /* Always allow migrate on private faults */
988         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
989                 return true;
990
991         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
992         if (!ng)
993                 return true;
994
995         /*
996          * Do not migrate if the destination is not a node that
997          * is actively used by this numa group.
998          */
999         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1000                 return false;
1001
1002         /*
1003          * Source is a node that is not actively used by this
1004          * numa group, while the destination is. Migrate.
1005          */
1006         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1007                 return true;
1008
1009         /*
1010          * Both source and destination are nodes in active
1011          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1012          * by migrating from more heavily used groups, to less
1013          * heavily used ones, spreading the load around.
1014          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1015          */
1016         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1017 }
1018
1019 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1020 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1021 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1022 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1023 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1024
1025 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1026 struct numa_stats {
1027         unsigned long nr_running;
1028         unsigned long load;
1029
1030         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1031         unsigned long compute_capacity;
1032
1033         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1034         unsigned long task_capacity;
1035         int has_free_capacity;
1036 };
1037
1038 /*
1039  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1040  */
1041 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1042 {
1043         int smt, cpu, cpus = 0;
1044         unsigned long capacity;
1045
1046         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1047         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1048                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1049
1050                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1051                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1052                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1053
1054                 cpus++;
1055         }
1056
1057         /*
1058          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1059          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1060          * not find this node attractive.
1061          *
1062          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1063          * imbalance and bail there.
1064          */
1065         if (!cpus)
1066                 return;
1067
1068         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1069         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1070         capacity = cpus / smt; /* cores */
1071
1072         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1073                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1074         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1075 }
1076
1077 struct task_numa_env {
1078         struct task_struct *p;
1079
1080         int src_cpu, src_nid;
1081         int dst_cpu, dst_nid;
1082
1083         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1084
1085         int imbalance_pct;
1086
1087         struct task_struct *best_task;
1088         long best_imp;
1089         int best_cpu;
1090 };
1091
1092 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1093                              struct task_struct *p, long imp)
1094 {
1095         if (env->best_task)
1096                 put_task_struct(env->best_task);
1097         if (p)
1098                 get_task_struct(p);
1099
1100         env->best_task = p;
1101         env->best_imp = imp;
1102         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1103 }
1104
1105 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1106                                 struct task_numa_env *env)
1107 {
1108         long imb, old_imb;
1109         long orig_src_load, orig_dst_load;
1110         long src_capacity, dst_capacity;
1111
1112         /*
1113          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1114          *
1115          * src_load        dst_load
1116          * ------------ vs ---------
1117          * src_capacity    dst_capacity
1118          */
1119         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1120         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1121
1122         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1123         if (dst_load < src_load)
1124                 swap(dst_load, src_load);
1125
1126         /* Is the difference below the threshold? */
1127         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1128               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1129         if (imb <= 0)
1130                 return false;
1131
1132         /*
1133          * The imbalance is above the allowed threshold.
1134          * Compare it with the old imbalance.
1135          */
1136         orig_src_load = env->src_stats.load;
1137         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1138
1139         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1140                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1141
1142         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1143                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1144
1145         /* Would this change make things worse? */
1146         return (imb > old_imb);
1147 }
1148
1149 /*
1150  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1151  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1152  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1153  * be exchanged with the source task
1154  */
1155 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1156                               long taskimp, long groupimp)
1157 {
1158         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1159         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1160         struct task_struct *cur;
1161         long src_load, dst_load;
1162         long load;
1163         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1164         long moveimp = imp;
1165
1166         rcu_read_lock();
1167         cur = ACCESS_ONCE(dst_rq->curr);
1168         if (cur->pid == 0) /* idle */
1169                 cur = NULL;
1170
1171         /*
1172          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1173          * source and destination node. Calculate the total differential for
1174          * the source task and potential destination task. The more negative
1175          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1176          * be incurred if the tasks were swapped.
1177          */
1178         if (cur) {
1179                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1180                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1181                         goto unlock;
1182
1183                 /*
1184                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1185                  * in any group then look only at task weights.
1186                  */
1187                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1188                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid) -
1189                               task_weight(cur, env->dst_nid);
1190                         /*
1191                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1192                          * tasks within a group over tiny differences.
1193                          */
1194                         if (cur->numa_group)
1195                                 imp -= imp/16;
1196                 } else {
1197                         /*
1198                          * Compare the group weights. If a task is all by
1199                          * itself (not part of a group), use the task weight
1200                          * instead.
1201                          */
1202                         if (cur->numa_group)
1203                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid) -
1204                                        group_weight(cur, env->dst_nid);
1205                         else
1206                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid) -
1207                                        task_weight(cur, env->dst_nid);
1208                 }
1209         }
1210
1211         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1212                 goto unlock;
1213
1214         if (!cur) {
1215                 /* Is there capacity at our destination? */
1216                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1217                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1218                         goto unlock;
1219
1220                 goto balance;
1221         }
1222
1223         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1224         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1225                         dst_rq->nr_running == 1)
1226                 goto assign;
1227
1228         /*
1229          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1230          */
1231 balance:
1232         load = task_h_load(env->p);
1233         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1234         src_load = env->src_stats.load - load;
1235
1236         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1237                 /*
1238                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1239                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1240                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1241                  * so an actually idle CPU will win.
1242                  */
1243                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1244                         imp = moveimp - 1;
1245                         cur = NULL;
1246                         goto assign;
1247                 }
1248         }
1249
1250         if (imp <= env->best_imp)
1251                 goto unlock;
1252
1253         if (cur) {
1254                 load = task_h_load(cur);
1255                 dst_load -= load;
1256                 src_load += load;
1257         }
1258
1259         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1260                 goto unlock;
1261
1262         /*
1263          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1264          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1265          */
1266         if (!cur)
1267                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1268
1269 assign:
1270         task_numa_assign(env, cur, imp);
1271 unlock:
1272         rcu_read_unlock();
1273 }
1274
1275 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1276                                 long taskimp, long groupimp)
1277 {
1278         int cpu;
1279
1280         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1281                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1282                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1283                         continue;
1284
1285                 env->dst_cpu = cpu;
1286                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1287         }
1288 }
1289
1290 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1291 {
1292         struct task_numa_env env = {
1293                 .p = p,
1294
1295                 .src_cpu = task_cpu(p),
1296                 .src_nid = task_node(p),
1297
1298                 .imbalance_pct = 112,
1299
1300                 .best_task = NULL,
1301                 .best_imp = 0,
1302                 .best_cpu = -1
1303         };
1304         struct sched_domain *sd;
1305         unsigned long taskweight, groupweight;
1306         int nid, ret;
1307         long taskimp, groupimp;
1308
1309         /*
1310          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1311          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1312          *
1313          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1314          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1315          * to satisfy here.
1316          */
1317         rcu_read_lock();
1318         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1319         if (sd)
1320                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1321         rcu_read_unlock();
1322
1323         /*
1324          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1325          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1326          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1327          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1328          */
1329         if (unlikely(!sd)) {
1330                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1331                 return -EINVAL;
1332         }
1333
1334         taskweight = task_weight(p, env.src_nid);
1335         groupweight = group_weight(p, env.src_nid);
1336         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1337         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1338         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid) - taskweight;
1339         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid) - groupweight;
1340         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1341
1342         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1343         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1344
1345         /* No space available on the preferred nid. Look elsewhere. */
1346         if (env.best_cpu == -1) {
1347                 for_each_online_node(nid) {
1348                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1349                                 continue;
1350
1351                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1352                         taskimp = task_weight(p, nid) - taskweight;
1353                         groupimp = group_weight(p, nid) - groupweight;
1354                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1355                                 continue;
1356
1357                         env.dst_nid = nid;
1358                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1359                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1360                 }
1361         }
1362
1363         /*
1364          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1365          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1366          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1367          * settle down.
1368          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1369          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1370          */
1371         if (p->numa_group) {
1372                 if (env.best_cpu == -1)
1373                         nid = env.src_nid;
1374                 else
1375                         nid = env.dst_nid;
1376
1377                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1378                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1379         }
1380
1381         /* No better CPU than the current one was found. */
1382         if (env.best_cpu == -1)
1383                 return -EAGAIN;
1384
1385         /*
1386          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1387          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1388          */
1389         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1390
1391         if (env.best_task == NULL) {
1392                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1393                 if (ret != 0)
1394                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1395                 return ret;
1396         }
1397
1398         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1399         if (ret != 0)
1400                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1401         put_task_struct(env.best_task);
1402         return ret;
1403 }
1404
1405 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1406 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1407 {
1408         unsigned long interval = HZ;
1409
1410         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1411         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults_memory))
1412                 return;
1413
1414         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1415         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1416         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1417
1418         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1419         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1420                 return;
1421
1422         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1423         task_numa_migrate(p);
1424 }
1425
1426 /*
1427  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1428  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1429  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1430  * located.
1431  *
1432  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1433  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1434  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1435  * only removed when they drop below 3/16.
1436  */
1437 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1438 {
1439         unsigned long faults, max_faults = 0;
1440         int nid;
1441
1442         for_each_online_node(nid) {
1443                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1444                 if (faults > max_faults)
1445                         max_faults = faults;
1446         }
1447
1448         for_each_online_node(nid) {
1449                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1450                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1451                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1452                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1453                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1454                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1455         }
1456 }
1457
1458 /*
1459  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1460  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1461  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1462  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1463  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1464  */
1465 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1466 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1467
1468 /*
1469  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1470  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1471  * the page accesses are shared with other processes.
1472  * Otherwise, decrease the scan period.
1473  */
1474 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1475                         unsigned long shared, unsigned long private)
1476 {
1477         unsigned int period_slot;
1478         int ratio;
1479         int diff;
1480
1481         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1482         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1483
1484         /*
1485          * If there were no record hinting faults then either the task is
1486          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1487          * to automatic numa balancing. Scan slower
1488          */
1489         if (local + shared == 0) {
1490                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1491                         p->numa_scan_period << 1);
1492
1493                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1494                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1495
1496                 return;
1497         }
1498
1499         /*
1500          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1501          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1502          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1503          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1504          */
1505         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1506         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1507         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1508                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1509                 if (!slot)
1510                         slot = 1;
1511                 diff = slot * period_slot;
1512         } else {
1513                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1514
1515                 /*
1516                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1517                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1518                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1519                  * speaking the intent is that there is little point
1520                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1521                  * simply bounce migrations uselessly
1522                  */
1523                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared));
1524                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1525         }
1526
1527         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1528                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1529         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1530 }
1531
1532 /*
1533  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1534  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1535  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1536  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1537  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1538  */
1539 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1540 {
1541         u64 runtime, delta, now;
1542         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1543         now = p->se.exec_start;
1544         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1545
1546         if (p->last_task_numa_placement) {
1547                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1548                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1549         } else {
1550                 delta = p->se.avg.runnable_avg_sum;
1551                 *period = p->se.avg.runnable_avg_period;
1552         }
1553
1554         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1555         p->last_task_numa_placement = now;
1556
1557         return delta;
1558 }
1559
1560 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1561 {
1562         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1563         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1564         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1565         unsigned long total_faults;
1566         u64 runtime, period;
1567         spinlock_t *group_lock = NULL;
1568
1569         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1570         if (p->numa_scan_seq == seq)
1571                 return;
1572         p->numa_scan_seq = seq;
1573         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1574
1575         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1576                        p->numa_faults_locality[1];
1577         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1578
1579         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1580         if (p->numa_group) {
1581                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1582                 spin_lock_irq(group_lock);
1583         }
1584
1585         /* Find the node with the highest number of faults */
1586         for_each_online_node(nid) {
1587                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1588                 int priv, i;
1589
1590                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1591                         long diff, f_diff, f_weight;
1592
1593                         i = task_faults_idx(nid, priv);
1594
1595                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1596                         diff = p->numa_faults_buffer_memory[i] - p->numa_faults_memory[i] / 2;
1597                         fault_types[priv] += p->numa_faults_buffer_memory[i];
1598                         p->numa_faults_buffer_memory[i] = 0;
1599
1600                         /*
1601                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1602                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1603                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1604                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1605                          * faults are less important.
1606                          */
1607                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1608                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults_buffer_cpu[i]) /
1609                                    (total_faults + 1);
1610                         f_diff = f_weight - p->numa_faults_cpu[i] / 2;
1611                         p->numa_faults_buffer_cpu[i] = 0;
1612
1613                         p->numa_faults_memory[i] += diff;
1614                         p->numa_faults_cpu[i] += f_diff;
1615                         faults += p->numa_faults_memory[i];
1616                         p->total_numa_faults += diff;
1617                         if (p->numa_group) {
1618                                 /* safe because we can only change our own group */
1619                                 p->numa_group->faults[i] += diff;
1620                                 p->numa_group->faults_cpu[i] += f_diff;
1621                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1622                                 group_faults += p->numa_group->faults[i];
1623                         }
1624                 }
1625
1626                 if (faults > max_faults) {
1627                         max_faults = faults;
1628                         max_nid = nid;
1629                 }
1630
1631                 if (group_faults > max_group_faults) {
1632                         max_group_faults = group_faults;
1633                         max_group_nid = nid;
1634                 }
1635         }
1636
1637         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1638
1639         if (p->numa_group) {
1640                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1641                 spin_unlock_irq(group_lock);
1642                 max_nid = max_group_nid;
1643         }
1644
1645         if (max_faults) {
1646                 /* Set the new preferred node */
1647                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1648                         sched_setnuma(p, max_nid);
1649
1650                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1651                         numa_migrate_preferred(p);
1652         }
1653 }
1654
1655 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1656 {
1657         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1658 }
1659
1660 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1661 {
1662         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1663                 kfree_rcu(grp, rcu);
1664 }
1665
1666 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1667                         int *priv)
1668 {
1669         struct numa_group *grp, *my_grp;
1670         struct task_struct *tsk;
1671         bool join = false;
1672         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1673         int i;
1674
1675         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1676                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1677                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1678
1679                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1680                 if (!grp)
1681                         return;
1682
1683                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1684                 spin_lock_init(&grp->lock);
1685                 INIT_LIST_HEAD(&grp->task_list);
1686                 grp->gid = p->pid;
1687                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1688                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1689                                                 nr_node_ids;
1690
1691                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1692
1693                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1694                         grp->faults[i] = p->numa_faults_memory[i];
1695
1696                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1697
1698                 list_add(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1699                 grp->nr_tasks++;
1700                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1701         }
1702
1703         rcu_read_lock();
1704         tsk = ACCESS_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1705
1706         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1707                 goto no_join;
1708
1709         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1710         if (!grp)
1711                 goto no_join;
1712
1713         my_grp = p->numa_group;
1714         if (grp == my_grp)
1715                 goto no_join;
1716
1717         /*
1718          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1719          * the other task will join us.
1720          */
1721         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1722                 goto no_join;
1723
1724         /*
1725          * Tie-break on the grp address.
1726          */
1727         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1728                 goto no_join;
1729
1730         /* Always join threads in the same process. */
1731         if (tsk->mm == current->mm)
1732                 join = true;
1733
1734         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1735         if (flags & TNF_SHARED)
1736                 join = true;
1737
1738         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
1739         *priv = !join;
1740
1741         if (join && !get_numa_group(grp))
1742                 goto no_join;
1743
1744         rcu_read_unlock();
1745
1746         if (!join)
1747                 return;
1748
1749         BUG_ON(irqs_disabled());
1750         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
1751
1752         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
1753                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults_memory[i];
1754                 grp->faults[i] += p->numa_faults_memory[i];
1755         }
1756         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1757         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
1758
1759         list_move(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1760         my_grp->nr_tasks--;
1761         grp->nr_tasks++;
1762
1763         spin_unlock(&my_grp->lock);
1764         spin_unlock_irq(&grp->lock);
1765
1766         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1767
1768         put_numa_group(my_grp);
1769         return;
1770
1771 no_join:
1772         rcu_read_unlock();
1773         return;
1774 }
1775
1776 void task_numa_free(struct task_struct *p)
1777 {
1778         struct numa_group *grp = p->numa_group;
1779         void *numa_faults = p->numa_faults_memory;
1780         unsigned long flags;
1781         int i;
1782
1783         if (grp) {
1784                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
1785                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1786                         grp->faults[i] -= p->numa_faults_memory[i];
1787                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1788
1789                 list_del(&p->numa_entry);
1790                 grp->nr_tasks--;
1791                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
1792                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
1793                 put_numa_group(grp);
1794         }
1795
1796         p->numa_faults_memory = NULL;
1797         p->numa_faults_buffer_memory = NULL;
1798         p->numa_faults_cpu= NULL;
1799         p->numa_faults_buffer_cpu = NULL;
1800         kfree(numa_faults);
1801 }
1802
1803 /*
1804  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
1805  */
1806 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
1807 {
1808         struct task_struct *p = current;
1809         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
1810         int cpu_node = task_node(current);
1811         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
1812         int priv;
1813
1814         if (!numabalancing_enabled)
1815                 return;
1816
1817         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
1818         if (!p->mm)
1819                 return;
1820
1821         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
1822         if (unlikely(!p->numa_faults_memory)) {
1823                 int size = sizeof(*p->numa_faults_memory) *
1824                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
1825
1826                 p->numa_faults_memory = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
1827                 if (!p->numa_faults_memory)
1828                         return;
1829
1830                 BUG_ON(p->numa_faults_buffer_memory);
1831                 /*
1832                  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1833                  * occupy the first half of the array. The second half of the
1834                  * array is for current counters, which are averaged into the
1835                  * first set by task_numa_placement.
1836                  */
1837                 p->numa_faults_cpu = p->numa_faults_memory + (2 * nr_node_ids);
1838                 p->numa_faults_buffer_memory = p->numa_faults_memory + (4 * nr_node_ids);
1839                 p->numa_faults_buffer_cpu = p->numa_faults_memory + (6 * nr_node_ids);
1840                 p->total_numa_faults = 0;
1841                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1842         }
1843
1844         /*
1845          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
1846          * to be private if the accessing pid has not changed
1847          */
1848         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
1849                 priv = 1;
1850         } else {
1851                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
1852                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
1853                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
1854         }
1855
1856         /*
1857          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
1858          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
1859          * actively using should be counted as local. This allows the
1860          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
1861          */
1862         if (!priv && !local && p->numa_group &&
1863                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
1864                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
1865                 local = 1;
1866
1867         task_numa_placement(p);
1868
1869         /*
1870          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
1871          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
1872          */
1873         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
1874                 numa_migrate_preferred(p);
1875
1876         if (migrated)
1877                 p->numa_pages_migrated += pages;
1878
1879         p->numa_faults_buffer_memory[task_faults_idx(mem_node, priv)] += pages;
1880         p->numa_faults_buffer_cpu[task_faults_idx(cpu_node, priv)] += pages;
1881         p->numa_faults_locality[local] += pages;
1882 }
1883
1884 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
1885 {
1886         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
1887         p->mm->numa_scan_offset = 0;
1888 }
1889
1890 /*
1891  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
1892  * Triggered from task_tick_numa().
1893  */
1894 void task_numa_work(struct callback_head *work)
1895 {
1896         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
1897         struct task_struct *p = current;
1898         struct mm_struct *mm = p->mm;
1899         struct vm_area_struct *vma;
1900         unsigned long start, end;
1901         unsigned long nr_pte_updates = 0;
1902         long pages;
1903
1904         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
1905
1906         work->next = work; /* protect against double add */
1907         /*
1908          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
1909          *
1910          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
1911          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
1912          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
1913          * work.
1914          */
1915         if (p->flags & PF_EXITING)
1916                 return;
1917
1918         if (!mm->numa_next_scan) {
1919                 mm->numa_next_scan = now +
1920                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1921         }
1922
1923         /*
1924          * Enforce maximal scan/migration frequency..
1925          */
1926         migrate = mm->numa_next_scan;
1927         if (time_before(now, migrate))
1928                 return;
1929
1930         if (p->numa_scan_period == 0) {
1931                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1932                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1933         }
1934
1935         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1936         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
1937                 return;
1938
1939         /*
1940          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
1941          * the next time around.
1942          */
1943         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
1944
1945         start = mm->numa_scan_offset;
1946         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
1947         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
1948         if (!pages)
1949                 return;
1950
1951         down_read(&mm->mmap_sem);
1952         vma = find_vma(mm, start);
1953         if (!vma) {
1954                 reset_ptenuma_scan(p);
1955                 start = 0;
1956                 vma = mm->mmap;
1957         }
1958         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
1959                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma))
1960                         continue;
1961
1962                 /*
1963                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
1964                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
1965                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
1966                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
1967                  */
1968                 if (!vma->vm_mm ||
1969                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
1970                         continue;
1971
1972                 /*
1973                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
1974                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
1975                  */
1976                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
1977                         continue;
1978
1979                 do {
1980                         start = max(start, vma->vm_start);
1981                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
1982                         end = min(end, vma->vm_end);
1983                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
1984
1985                         /*
1986                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
1987                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
1988                          * address space is quickly skipped.
1989                          */
1990                         if (nr_pte_updates)
1991                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
1992
1993                         start = end;
1994                         if (pages <= 0)
1995                                 goto out;
1996
1997                         cond_resched();
1998                 } while (end != vma->vm_end);
1999         }
2000
2001 out:
2002         /*
2003          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2004          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2005          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2006          * scanner to the start so check it now.
2007          */
2008         if (vma)
2009                 mm->numa_scan_offset = start;
2010         else
2011                 reset_ptenuma_scan(p);
2012         up_read(&mm->mmap_sem);
2013 }
2014
2015 /*
2016  * Drive the periodic memory faults..
2017  */
2018 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2019 {
2020         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2021         u64 period, now;
2022
2023         /*
2024          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2025          */
2026         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2027                 return;
2028
2029         /*
2030          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2031          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2032          * task needs to have done some actual work before we bother with
2033          * NUMA placement.
2034          */
2035         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2036         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2037
2038         if (now - curr->node_stamp > period) {
2039                 if (!curr->node_stamp)
2040                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2041                 curr->node_stamp += period;
2042
2043                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2044                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2045                         task_work_add(curr, work, true);
2046                 }
2047         }
2048 }
2049 #else
2050 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2051 {
2052 }
2053
2054 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2055 {
2056 }
2057
2058 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2059 {
2060 }
2061 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2062
2063 static void
2064 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2065 {
2066         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2067         if (!parent_entity(se))
2068                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2069 #ifdef CONFIG_SMP
2070         if (entity_is_task(se)) {
2071                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2072
2073                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2074                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2075         }
2076 #endif
2077         cfs_rq->nr_running++;
2078 }
2079
2080 static void
2081 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2082 {
2083         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2084         if (!parent_entity(se))
2085                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2086         if (entity_is_task(se)) {
2087                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2088                 list_del_init(&se->group_node);
2089         }
2090         cfs_rq->nr_running--;
2091 }
2092
2093 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2094 # ifdef CONFIG_SMP
2095 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2096 {
2097         long tg_weight;
2098
2099         /*
2100          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
2101          * to gain a more accurate current total weight. See
2102          * update_cfs_rq_load_contribution().
2103          */
2104         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2105         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2106         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2107
2108         return tg_weight;
2109 }
2110
2111 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2112 {
2113         long tg_weight, load, shares;
2114
2115         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2116         load = cfs_rq->load.weight;
2117
2118         shares = (tg->shares * load);
2119         if (tg_weight)
2120                 shares /= tg_weight;
2121
2122         if (shares < MIN_SHARES)
2123                 shares = MIN_SHARES;
2124         if (shares > tg->shares)
2125                 shares = tg->shares;
2126
2127         return shares;
2128 }
2129 # else /* CONFIG_SMP */
2130 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2131 {
2132         return tg->shares;
2133 }
2134 # endif /* CONFIG_SMP */
2135 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2136                             unsigned long weight)
2137 {
2138         if (se->on_rq) {
2139                 /* commit outstanding execution time */
2140                 if (cfs_rq->curr == se)
2141                         update_curr(cfs_rq);
2142                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2143         }
2144
2145         update_load_set(&se->load, weight);
2146
2147         if (se->on_rq)
2148                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2149 }
2150
2151 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2152
2153 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2154 {
2155         struct task_group *tg;
2156         struct sched_entity *se;
2157         long shares;
2158
2159         tg = cfs_rq->tg;
2160         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2161         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2162                 return;
2163 #ifndef CONFIG_SMP
2164         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2165                 return;
2166 #endif
2167         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2168
2169         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2170 }
2171 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2172 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2173 {
2174 }
2175 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2176
2177 #ifdef CONFIG_SMP
2178 /*
2179  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
2180  * Note: The tables below are dependent on this value.
2181  */
2182 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
2183 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
2184 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
2185
2186 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2187 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2188         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2189         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2190         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2191         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2192         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2193         0x85aac367, 0x82cd8698,
2194 };
2195
2196 /*
2197  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2198  * over-estimates when re-combining.
2199  */
2200 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2201             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2202          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2203         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2204 };
2205
2206 /*
2207  * Approximate:
2208  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2209  */
2210 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2211 {
2212         unsigned int local_n;
2213
2214         if (!n)
2215                 return val;
2216         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2217                 return 0;
2218
2219         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2220         local_n = n;
2221
2222         /*
2223          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2224          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2225          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2226          *
2227          * To achieve constant time decay_load.
2228          */
2229         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2230                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2231                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2232         }
2233
2234         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
2235         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
2236         return val >> 32;
2237 }
2238
2239 /*
2240  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2241  * average will be: \Sum 1024*y^n
2242  *
2243  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2244  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2245  */
2246 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2247 {
2248         u32 contrib = 0;
2249
2250         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2251                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2252         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2253                 return LOAD_AVG_MAX;
2254
2255         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2256         do {
2257                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2258                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2259
2260                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2261         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2262
2263         contrib = decay_load(contrib, n);
2264         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2265 }
2266
2267 /*
2268  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2269  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2270  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2271  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2272  *
2273  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2274  *      p0            p1           p2
2275  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2276  *
2277  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2278  *
2279  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2280  * following representation of historical load:
2281  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2282  *
2283  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2284  *   y^32 = 0.5
2285  *
2286  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2287  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2288  * (u_0).
2289  *
2290  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2291  * sum again by y is sufficient to update:
2292  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2293  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2294  */
2295 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now,
2296                                                         struct sched_avg *sa,
2297                                                         int runnable)
2298 {
2299         u64 delta, periods;
2300         u32 runnable_contrib;
2301         int delta_w, decayed = 0;
2302
2303         delta = now - sa->last_runnable_update;
2304         /*
2305          * This should only happen when time goes backwards, which it
2306          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2307          */
2308         if ((s64)delta < 0) {
2309                 sa->last_runnable_update = now;
2310                 return 0;
2311         }
2312
2313         /*
2314          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2315          * approximation of 1us and fast to compute.
2316          */
2317         delta >>= 10;
2318         if (!delta)
2319                 return 0;
2320         sa->last_runnable_update = now;
2321
2322         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2323         delta_w = sa->runnable_avg_period % 1024;
2324         if (delta + delta_w >= 1024) {
2325                 /* period roll-over */
2326                 decayed = 1;
2327
2328                 /*
2329                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2330                  * out how much from delta we need to complete the current
2331                  * period and accrue it.
2332                  */
2333                 delta_w = 1024 - delta_w;
2334                 if (runnable)
2335                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
2336                 sa->runnable_avg_period += delta_w;
2337
2338                 delta -= delta_w;
2339
2340                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2341                 periods = delta / 1024;
2342                 delta %= 1024;
2343
2344                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
2345                                                   periods + 1);
2346                 sa->runnable_avg_period = decay_load(sa->runnable_avg_period,
2347                                                      periods + 1);
2348
2349                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2350                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2351                 if (runnable)
2352                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
2353                 sa->runnable_avg_period += runnable_contrib;
2354         }
2355
2356         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2357         if (runnable)
2358                 sa->runnable_avg_sum += delta;
2359         sa->runnable_avg_period += delta;
2360
2361         return decayed;
2362 }
2363
2364 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
2365 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
2366 {
2367         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2368         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2369
2370         decays -= se->avg.decay_count;
2371         if (!decays)
2372                 return 0;
2373
2374         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
2375         se->avg.decay_count = 0;
2376
2377         return decays;
2378 }
2379
2380 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2381 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2382                                                  int force_update)
2383 {
2384         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2385         long tg_contrib;
2386
2387         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
2388         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2389
2390         if (!tg_contrib)
2391                 return;
2392
2393         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
2394                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
2395                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
2396         }
2397 }
2398
2399 /*
2400  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
2401  * representation for computing load contributions.
2402  */
2403 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2404                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
2405 {
2406         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2407         long contrib;
2408
2409         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
2410         contrib = div_u64((u64)sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
2411                           sa->runnable_avg_period + 1);
2412         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
2413
2414         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
2415                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
2416                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
2417         }
2418 }
2419
2420 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2421 {
2422         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2423         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2424         int runnable_avg;
2425
2426         u64 contrib;
2427
2428         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
2429         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
2430                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
2431
2432         /*
2433          * For group entities we need to compute a correction term in the case
2434          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
2435          * load as a task of equal weight.
2436          *
2437          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
2438          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
2439          * lower-bound on the true value.
2440          *
2441          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
2442          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
2443          * understating by the aggregate of their overlap.
2444          *
2445          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
2446          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
2447          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
2448          *
2449          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
2450          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
2451          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
2452          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
2453          * our upper bound of 1-cpu.
2454          */
2455         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
2456         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
2457                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
2458                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
2459         }
2460 }
2461
2462 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
2463 {
2464         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), &rq->avg, runnable);
2465         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
2466 }
2467 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2468 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2469                                                  int force_update) {}
2470 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2471                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2472 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
2473 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2474 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2475
2476 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2477 {
2478         u32 contrib;
2479
2480         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2481         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
2482         contrib /= (se->avg.runnable_avg_period + 1);
2483         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
2484 }
2485
2486 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
2487 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2488 {
2489         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
2490
2491         if (entity_is_task(se)) {
2492                 __update_task_entity_contrib(se);
2493         } else {
2494                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
2495                 __update_group_entity_contrib(se);
2496         }
2497
2498         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
2499 }
2500
2501 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2502                                                  long load_contrib)
2503 {
2504         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
2505                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
2506         else
2507                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
2508 }
2509
2510 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2511
2512 /* Update a sched_entity's runnable average */
2513 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2514                                           int update_cfs_rq)
2515 {
2516         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2517         long contrib_delta;
2518         u64 now;
2519
2520         /*
2521          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
2522          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
2523          */
2524         if (entity_is_task(se))
2525                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2526         else
2527                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
2528
2529         if (!__update_entity_runnable_avg(now, &se->avg, se->on_rq))
2530                 return;
2531
2532         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
2533
2534         if (!update_cfs_rq)
2535                 return;
2536
2537         if (se->on_rq)
2538                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
2539         else
2540                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
2541 }
2542
2543 /*
2544  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
2545  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
2546  */
2547 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
2548 {
2549         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
2550         u64 decays;
2551
2552         decays = now - cfs_rq->last_decay;
2553         if (!decays && !force_update)
2554                 return;
2555
2556         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
2557                 unsigned long removed_load;
2558                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
2559                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
2560         }
2561
2562         if (decays) {
2563                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
2564                                                       decays);
2565                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
2566                 cfs_rq->last_decay = now;
2567         }
2568
2569         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
2570 }
2571
2572 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
2573 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2574                                                   struct sched_entity *se,
2575                                                   int wakeup)
2576 {
2577         /*
2578          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
2579          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
2580          * accumulated while sleeping.
2581          *
2582          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
2583          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
2584          * constructed load_avg_contrib.
2585          */
2586         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
2587                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2588                 if (se->avg.decay_count) {
2589                         /*
2590                          * In a wake-up migration we have to approximate the
2591                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
2592                          * clock_task between the two cpus, and it is not
2593                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
2594                          * approximate this using our carried decays, which are
2595                          * explicitly atomically readable.
2596                          */
2597                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
2598                                                         << 20;
2599                         update_entity_load_avg(se, 0);
2600                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
2601                         se->avg.decay_count = 0;
2602                 }
2603                 wakeup = 0;
2604         } else {
2605                 __synchronize_entity_decay(se);
2606         }
2607
2608         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
2609         if (wakeup) {
2610                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
2611                 update_entity_load_avg(se, 0);
2612         }
2613
2614         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2615         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2616         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
2617 }
2618
2619 /*
2620  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
2621  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
2622  * blocked_load_avg.
2623  */
2624 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2625                                                   struct sched_entity *se,
2626                                                   int sleep)
2627 {
2628         update_entity_load_avg(se, 1);
2629         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2630         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
2631
2632         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
2633         if (sleep) {
2634                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2635                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2636         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
2637 }
2638
2639 /*
2640  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2641  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2642  * be the only way to update the runnable statistic.
2643  */
2644 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2645 {
2646         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
2647 }
2648
2649 /*
2650  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2651  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2652  * be the only way to update the runnable statistic.
2653  */
2654 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2655 {
2656         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
2657 }
2658
2659 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2660
2661 #else /* CONFIG_SMP */
2662
2663 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2664                                           int update_cfs_rq) {}
2665 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2666 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2667                                            struct sched_entity *se,
2668                                            int wakeup) {}
2669 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2670                                            struct sched_entity *se,
2671                                            int sleep) {}
2672 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
2673                                               int force_update) {}
2674
2675 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2676 {
2677         return 0;
2678 }
2679
2680 #endif /* CONFIG_SMP */
2681
2682 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2683 {
2684 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2685         struct task_struct *tsk = NULL;
2686
2687         if (entity_is_task(se))
2688                 tsk = task_of(se);
2689
2690         if (se->statistics.sleep_start) {
2691                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2692
2693                 if ((s64)delta < 0)
2694                         delta = 0;
2695
2696                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2697                         se->statistics.sleep_max = delta;
2698
2699                 se->statistics.sleep_start = 0;
2700                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2701
2702                 if (tsk) {
2703                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2704                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2705                 }
2706         }
2707         if (se->statistics.block_start) {
2708                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2709
2710                 if ((s64)delta < 0)
2711                         delta = 0;
2712
2713                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2714                         se->statistics.block_max = delta;
2715
2716                 se->statistics.block_start = 0;
2717                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2718
2719                 if (tsk) {
2720                         if (tsk->in_iowait) {
2721                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2722                                 se->statistics.iowait_count++;
2723                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2724                         }
2725
2726                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2727
2728                         /*
2729                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2730                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2731                          * amount of time that the task spent sleeping:
2732                          */
2733                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2734                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2735                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2736                                                 delta >> 20);
2737                         }
2738                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2739                 }
2740         }
2741 #endif
2742 }
2743
2744 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2745 {
2746 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2747         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2748
2749         if (d < 0)
2750                 d = -d;
2751
2752         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2753                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2754 #endif
2755 }
2756
2757 static void
2758 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2759 {
2760         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2761
2762         /*
2763          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2764          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2765          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2766          * stays open at the end.
2767          */
2768         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2769                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2770
2771         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2772         if (!initial) {
2773                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2774
2775                 /*
2776                  * Halve their sleep time's effect, to allow
2777                  * for a gentler effect of sleepers:
2778                  */
2779                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
2780                         thresh >>= 1;
2781
2782                 vruntime -= thresh;
2783         }
2784
2785         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
2786         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
2787 }
2788
2789 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
2790
2791 static void
2792 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2793 {
2794         /*
2795          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
2796          * through calling update_curr().
2797          */
2798         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
2799                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
2800
2801         /*
2802          * Update run-time statistics of the 'current'.
2803          */
2804         update_curr(cfs_rq);
2805         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
2806         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2807         update_cfs_shares(cfs_rq);
2808
2809         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
2810                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
2811                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
2812         }
2813
2814         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
2815         check_spread(cfs_rq, se);
2816         if (se != cfs_rq->curr)
2817                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
2818         se->on_rq = 1;
2819
2820         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
2821                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
2822                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
2823         }
2824 }
2825
2826 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
2827 {
2828         for_each_sched_entity(se) {
2829                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2830                 if (cfs_rq->last != se)
2831                         break;
2832
2833                 cfs_rq->last = NULL;
2834         }
2835 }
2836
2837 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
2838 {
2839         for_each_sched_entity(se) {
2840                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2841                 if (cfs_rq->next != se)
2842                         break;
2843
2844                 cfs_rq->next = NULL;
2845         }
2846 }
2847
2848 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
2849 {
2850         for_each_sched_entity(se) {
2851                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2852                 if (cfs_rq->skip != se)
2853                         break;
2854
2855                 cfs_rq->skip = NULL;
2856         }
2857 }
2858
2859 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2860 {
2861         if (cfs_rq->last == se)
2862                 __clear_buddies_last(se);
2863
2864         if (cfs_rq->next == se)
2865                 __clear_buddies_next(se);
2866
2867         if (cfs_rq->skip == se)
2868                 __clear_buddies_skip(se);
2869 }
2870
2871 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2872
2873 static void
2874 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2875 {
2876         /*
2877          * Update run-time statistics of the 'current'.
2878          */
2879         update_curr(cfs_rq);
2880         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
2881
2882         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
2883         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
2884 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2885                 if (entity_is_task(se)) {
2886                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
2887
2888                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
2889                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2890                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
2891                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2892                 }
2893 #endif
2894         }
2895
2896         clear_buddies(cfs_rq, se);
2897
2898         if (se != cfs_rq->curr)
2899                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2900         se->on_rq = 0;
2901         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2902
2903         /*
2904          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
2905          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
2906          * movement in our normalized position.
2907          */
2908         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
2909                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
2910
2911         /* return excess runtime on last dequeue */
2912         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2913
2914         update_min_vruntime(cfs_rq);
2915         update_cfs_shares(cfs_rq);
2916 }
2917
2918 /*
2919  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
2920  */
2921 static void
2922 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2923 {
2924         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
2925         struct sched_entity *se;
2926         s64 delta;
2927
2928         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
2929         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
2930         if (delta_exec > ideal_runtime) {
2931                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
2932                 /*
2933                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
2934                  * re-elected due to buddy favours.
2935                  */
2936                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
2937                 return;
2938         }
2939
2940         /*
2941          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
2942          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
2943          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
2944          */
2945         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
2946                 return;
2947
2948         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2949         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
2950
2951         if (delta < 0)
2952                 return;
2953
2954         if (delta > ideal_runtime)
2955                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
2956 }
2957
2958 static void
2959 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2960 {
2961         /* 'current' is not kept within the tree. */
2962         if (se->on_rq) {
2963                 /*
2964                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
2965                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
2966                  * runqueue.
2967                  */
2968                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
2969                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2970         }
2971
2972         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
2973         cfs_rq->curr = se;
2974 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2975         /*
2976          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
2977          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
2978          * when there are only lesser-weight tasks around):
2979          */
2980         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
2981                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
2982                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
2983         }
2984 #endif
2985         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
2986 }
2987
2988 static int
2989 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
2990
2991 /*
2992  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
2993  * 1) keep things fair between processes/task groups
2994  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
2995  * 3) pick the "last" process, for cache locality
2996  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
2997  */
2998 static struct sched_entity *
2999 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3000 {
3001         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3002         struct sched_entity *se;
3003
3004         /*
3005          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3006          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3007          */
3008         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3009                 left = curr;
3010
3011         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3012
3013         /*
3014          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3015          * be done without getting too unfair.
3016          */
3017         if (cfs_rq->skip == se) {
3018                 struct sched_entity *second;
3019
3020                 if (se == curr) {
3021                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3022                 } else {
3023                         second = __pick_next_entity(se);
3024                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3025                                 second = curr;
3026                 }
3027
3028                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3029                         se = second;
3030         }
3031
3032         /*
3033          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3034          */
3035         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3036                 se = cfs_rq->last;
3037
3038         /*
3039          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3040          */
3041         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3042                 se = cfs_rq->next;
3043
3044         clear_buddies(cfs_rq, se);
3045
3046         return se;
3047 }
3048
3049 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3050
3051 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3052 {
3053         /*
3054          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3055          * was not called and update_curr() has to be done:
3056          */
3057         if (prev->on_rq)
3058                 update_curr(cfs_rq);
3059
3060         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3061         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3062
3063         check_spread(cfs_rq, prev);
3064         if (prev->on_rq) {
3065                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3066                 /* Put 'current' back into the tree. */
3067                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3068                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3069                 update_entity_load_avg(prev, 1);
3070         }
3071         cfs_rq->curr = NULL;
3072 }
3073
3074 static void
3075 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3076 {
3077         /*
3078          * Update run-time statistics of the 'current'.
3079          */
3080         update_curr(cfs_rq);
3081
3082         /*
3083          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3084          */
3085         update_entity_load_avg(curr, 1);
3086         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
3087         update_cfs_shares(cfs_rq);
3088
3089 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3090         /*
3091          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3092          * validating it and just reschedule.
3093          */
3094         if (queued) {
3095                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3096                 return;
3097         }
3098         /*
3099          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3100          */
3101         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3102                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3103                 return;
3104 #endif
3105
3106         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3107                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3108 }
3109
3110
3111 /**************************************************
3112  * CFS bandwidth control machinery
3113  */
3114
3115 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3116
3117 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3118 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3119
3120 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3121 {
3122         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3123 }
3124
3125 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3126 {
3127         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3128 }
3129
3130 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3131 {
3132         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3133 }
3134 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3135 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3136 {
3137         return true;
3138 }
3139
3140 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3141 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3142 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3143
3144 /*
3145  * default period for cfs group bandwidth.
3146  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3147  */
3148 static inline u64 default_cfs_period(void)
3149 {
3150         return 100000000ULL;
3151 }
3152
3153 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3154 {
3155         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3156 }
3157
3158 /*
3159  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3160  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3161  * additional synchronization around rq->lock.
3162  *
3163  * requires cfs_b->lock
3164  */
3165 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3166 {
3167         u64 now;
3168
3169         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3170                 return;
3171
3172         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3173         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3174         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3175 }
3176
3177 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3178 {
3179         return &tg->cfs_bandwidth;
3180 }
3181
3182 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3183 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3184 {
3185         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3186                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3187
3188         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3189 }
3190
3191 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3192 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3193 {
3194         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3195         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3196         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3197
3198         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3199         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3200
3201         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3202         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3203                 amount = min_amount;
3204         else {
3205                 /*
3206                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
3207                  * period must have elapsed since the last consumption.
3208                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
3209                  * active.
3210                  */
3211                 if (!cfs_b->timer_active) {
3212                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3213                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3214                 }
3215
3216                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3217                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3218                         cfs_b->runtime -= amount;
3219                         cfs_b->idle = 0;
3220                 }
3221         }
3222         expires = cfs_b->runtime_expires;
3223         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3224
3225         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3226         /*
3227          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3228          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3229          * issued.
3230          */
3231         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3232                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3233
3234         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3235 }
3236
3237 /*
3238  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3239  * fact that rq->clock snapshots this value.
3240  */
3241 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3242 {
3243         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3244
3245         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3246         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3247                 return;
3248
3249         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3250                 return;
3251
3252         /*
3253          * If the local deadline has passed we have to consider the
3254          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3255          * has not truly expired.
3256          *
3257          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3258          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3259          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3260          * exact equality, so a partial write will still work.
3261          */
3262
3263         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3264                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3265                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3266         } else {
3267                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3268                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3269         }
3270 }
3271
3272 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3273 {
3274         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3275         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3276         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3277
3278         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3279                 return;
3280
3281         /*
3282          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3283          * hierarchy can be throttled
3284          */
3285         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3286                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3287 }
3288
3289 static __always_inline
3290 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3291 {
3292         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3293                 return;
3294
3295         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3296 }
3297
3298 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3299 {
3300         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3301 }
3302
3303 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3304 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3305 {
3306         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3307 }
3308
3309 /*
3310  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3311  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3312  * load-balance operations.
3313  */
3314 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3315                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3316 {
3317         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3318
3319         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3320         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3321
3322         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3323                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3324 }
3325
3326 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3327 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3328 {
3329         struct rq *rq = data;
3330         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3331
3332         cfs_rq->throttle_count--;
3333 #ifdef CONFIG_SMP
3334         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3335                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3336                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3337                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3338         }
3339 #endif
3340
3341         return 0;
3342 }
3343
3344 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3345 {
3346         struct rq *rq = data;
3347         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3348
3349         /* group is entering throttled state, stop time */
3350         if (!cfs_rq->throttle_count)
3351                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3352         cfs_rq->throttle_count++;
3353
3354         return 0;
3355 }
3356
3357 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3358 {
3359         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3360         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3361         struct sched_entity *se;
3362         long task_delta, dequeue = 1;
3363
3364         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3365
3366         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3367         rcu_read_lock();
3368         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3369         rcu_read_unlock();
3370
3371         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3372         for_each_sched_entity(se) {
3373                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3374                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3375                 if (!se->on_rq)
3376                         break;
3377
3378                 if (dequeue)
3379                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3380                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3381
3382                 if (qcfs_rq->load.weight)
3383                         dequeue = 0;
3384         }
3385
3386         if (!se)
3387                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3388
3389         cfs_rq->throttled = 1;
3390         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3391         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3392         /*
3393          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3394          * distribute_cfs_runtime will not see us
3395          */
3396         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3397         if (!cfs_b->timer_active)
3398                 __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3399         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3400 }
3401
3402 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3403 {
3404         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3405         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3406         struct sched_entity *se;
3407         int enqueue = 1;
3408         long task_delta;
3409
3410         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3411
3412         cfs_rq->throttled = 0;
3413
3414         update_rq_clock(rq);
3415
3416         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3417         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3418         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3419         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3420
3421         /* update hierarchical throttle state */
3422         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3423
3424         if (!cfs_rq->load.weight)
3425                 return;
3426
3427         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3428         for_each_sched_entity(se) {
3429                 if (se->on_rq)
3430                         enqueue = 0;
3431
3432                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3433                 if (enqueue)
3434                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3435                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3436
3437                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3438                         break;
3439         }
3440
3441         if (!se)
3442                 add_nr_running(rq, task_delta);
3443
3444         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3445         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3446                 resched_curr(rq);
3447 }
3448
3449 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3450                 u64 remaining, u64 expires)
3451 {
3452         struct cfs_rq *cfs_rq;
3453         u64 runtime;
3454         u64 starting_runtime = remaining;
3455
3456         rcu_read_lock();
3457         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3458                                 throttled_list) {
3459                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3460
3461                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3462                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3463                         goto next;
3464
3465                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3466                 if (runtime > remaining)
3467                         runtime = remaining;
3468                 remaining -= runtime;
3469
3470                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3471                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3472
3473                 /* we check whether we're throttled above */
3474                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3475                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3476
3477 next:
3478                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3479
3480                 if (!remaining)
3481                         break;
3482         }
3483         rcu_read_unlock();
3484
3485         return starting_runtime - remaining;
3486 }
3487
3488 /*
3489  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3490  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3491  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3492  * used to track this state.
3493  */
3494 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3495 {
3496         u64 runtime, runtime_expires;
3497         int throttled;
3498
3499         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3500         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3501                 goto out_deactivate;
3502
3503         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3504         cfs_b->nr_periods += overrun;
3505
3506         /*
3507          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3508          * we're going inactive then everything else can be deferred
3509          */
3510         if (cfs_b->idle && !throttled)
3511                 goto out_deactivate;
3512
3513         /*
3514          * if we have relooped after returning idle once, we need to update our
3515          * status as actually running, so that other cpus doing
3516          * __start_cfs_bandwidth will stop trying to cancel us.
3517          */
3518         cfs_b->timer_active = 1;
3519
3520         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3521
3522         if (!throttled) {
3523                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3524                 cfs_b->idle = 1;
3525                 return 0;
3526         }
3527
3528         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3529         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3530
3531         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3532
3533         /*
3534          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3535          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3536          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3537          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3538          * only by limited amounts in that extreme case.
3539          */
3540         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3541                 runtime = cfs_b->runtime;
3542                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3543                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3544                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3545                                                  runtime_expires);
3546                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3547
3548                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3549
3550                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3551         }
3552
3553         /*
3554          * While we are ensured activity in the period following an
3555          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3556          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3557          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3558          */
3559         cfs_b->idle = 0;
3560
3561         return 0;
3562
3563 out_deactivate:
3564         cfs_b->timer_active = 0;
3565         return 1;
3566 }
3567
3568 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3569 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3570 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3571 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3572 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3573 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3574
3575 /*
3576  * Are we near the end of the current quota period?
3577  *
3578  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3579  * hrtimer base being cleared by __hrtimer_start_range_ns. In the case of
3580  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3581  */
3582 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3583 {
3584         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3585         u64 remaining;
3586
3587         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3588         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3589                 return 1;
3590
3591         /* is a quota refresh about to occur? */
3592         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3593         if (remaining < min_expire)
3594                 return 1;
3595
3596         return 0;
3597 }
3598
3599 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3600 {
3601         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3602
3603         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3604         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3605                 return;
3606
3607         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
3608                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
3609 }
3610
3611 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3612 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3613 {
3614         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3615         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3616
3617         if (slack_runtime <= 0)
3618                 return;
3619
3620         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3621         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3622             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3623                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3624
3625                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3626                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3627                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3628                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3629         }
3630         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3631
3632         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3633         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3634 }
3635
3636 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3637 {
3638         if (!cfs_bandwidth_used())
3639                 return;
3640
3641         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3642                 return;
3643
3644         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3645 }
3646
3647 /*
3648  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3649  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3650  */
3651 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3652 {
3653         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3654         u64 expires;
3655
3656         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3657         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3658         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3659                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3660                 return;
3661         }
3662
3663         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3664                 runtime = cfs_b->runtime;
3665
3666         expires = cfs_b->runtime_expires;
3667         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3668
3669         if (!runtime)
3670                 return;
3671
3672         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3673
3674         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3675         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3676                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3677         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3678 }
3679
3680 /*
3681  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3682  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3683  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3684  */
3685 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3686 {
3687         if (!cfs_bandwidth_used())
3688                 return;
3689
3690         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3691         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3692                 return;
3693
3694         /* ensure the group is not already throttled */
3695         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3696                 return;
3697
3698         /* update runtime allocation */
3699         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3700         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3701                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3702 }
3703
3704 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3705 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3706 {
3707         if (!cfs_bandwidth_used())
3708                 return false;
3709
3710         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3711                 return false;
3712
3713         /*
3714          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3715          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3716          */
3717         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3718                 return true;
3719
3720         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3721         return true;
3722 }
3723
3724 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3725 {
3726         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3727                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3728         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3729
3730         return HRTIMER_NORESTART;
3731 }
3732
3733 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3734 {
3735         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3736                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3737         ktime_t now;
3738         int overrun;
3739         int idle = 0;
3740
3741         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3742         for (;;) {
3743                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
3744                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
3745
3746                 if (!overrun)
3747                         break;
3748
3749                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3750         }
3751         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3752
3753         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3754 }
3755
3756 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3757 {
3758         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3759         cfs_b->runtime = 0;
3760         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3761         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3762
3763         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3764         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3765         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3766         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3767         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3768 }
3769
3770 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3771 {
3772         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3773         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3774 }
3775
3776 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
3777 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, bool force)
3778 {
3779         /*
3780          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
3781          * period or because we're racing with the tear-down path
3782          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
3783          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
3784          */
3785         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer)) &&
3786                hrtimer_try_to_cancel(&cfs_b->period_timer) < 0) {
3787                 /* bounce the lock to allow do_sched_cfs_period_timer to run */
3788                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3789                 cpu_relax();
3790                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3791                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
3792                 if (!force && cfs_b->timer_active)
3793                         return;
3794         }
3795
3796         cfs_b->timer_active = 1;
3797         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
3798 }
3799
3800 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3801 {
3802         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3803         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
3804 }
3805
3806 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
3807 {
3808         struct cfs_rq *cfs_rq;
3809
3810         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3811                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
3812
3813                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3814                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
3815                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3816         }
3817 }
3818
3819 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
3820 {
3821         struct cfs_rq *cfs_rq;
3822
3823         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3824                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
3825                         continue;
3826
3827                 /*
3828                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
3829                  * there's some valid quota amount
3830                  */
3831                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
3832                 /*
3833                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
3834                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
3835                  */
3836                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3837
3838                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3839                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3840         }
3841 }
3842
3843 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3844 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3845 {
3846         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
3847 }
3848
3849 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
3850 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
3851 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3852 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3853
3854 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3855 {
3856         return 0;
3857 }
3858
3859 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3860 {
3861         return 0;
3862 }
3863
3864 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3865                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3866 {
3867         return 0;
3868 }
3869
3870 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3871
3872 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3873 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3874 #endif
3875
3876 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3877 {
3878         return NULL;
3879 }
3880 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3881 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
3882 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
3883
3884 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3885
3886 /**************************************************
3887  * CFS operations on tasks:
3888  */
3889
3890 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3891 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3892 {
3893         struct sched_entity *se = &p->se;
3894         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3895
3896         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
3897
3898         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
3899                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
3900                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
3901                 s64 delta = slice - ran;
3902
3903                 if (delta < 0) {
3904                         if (rq->curr == p)
3905                                 resched_curr(rq);
3906                         return;
3907                 }
3908                 hrtick_start(rq, delta);
3909         }
3910 }
3911
3912 /*
3913  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
3914  * current task is from our class and nr_running is low enough
3915  * to matter.
3916  */
3917 static void hrtick_update(struct rq *rq)
3918 {
3919         struct task_struct *curr = rq->curr;
3920
3921         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
3922                 return;
3923
3924         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
3925                 hrtick_start_fair(rq, curr);
3926 }
3927 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
3928 static inline void
3929 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3930 {
3931 }
3932
3933 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
3934 {
3935 }
3936 #endif
3937
3938 /*
3939  * The enqueue_task method is called before nr_running is
3940  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
3941  * then put the task into the rbtree:
3942  */
3943 static void
3944 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3945 {
3946         struct cfs_rq *cfs_rq;
3947         struct sched_entity *se = &p->se;
3948
3949         for_each_sched_entity(se) {
3950                 if (se->on_rq)
3951                         break;
3952                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3953                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
3954
3955                 /*
3956                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3957                  *
3958                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3959                  * post the final h_nr_running increment below.
3960                 */
3961                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3962                         break;
3963                 cfs_rq->h_nr_running++;
3964
3965                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
3966         }
3967
3968         for_each_sched_entity(se) {
3969                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3970                 cfs_rq->h_nr_running++;
3971
3972                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3973                         break;
3974
3975                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3976                 update_entity_load_avg(se, 1);
3977         }
3978
3979         if (!se) {
3980                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
3981                 add_nr_running(rq, 1);
3982         }
3983         hrtick_update(rq);
3984 }
3985
3986 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
3987
3988 /*
3989  * The dequeue_task method is called before nr_running is
3990  * decreased. We remove the task from the rbtree and
3991  * update the fair scheduling stats:
3992  */
3993 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3994 {
3995         struct cfs_rq *cfs_rq;
3996         struct sched_entity *se = &p->se;
3997         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
3998
3999         for_each_sched_entity(se) {
4000                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4001                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4002
4003                 /*
4004                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4005                  *
4006                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4007                  * post the final h_nr_running decrement below.
4008                 */
4009                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4010                         break;
4011                 cfs_rq->h_nr_running--;
4012
4013                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4014                 if (cfs_rq->load.weight) {
4015                         /*
4016                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4017                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4018                          */
4019                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4020                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4021
4022                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4023                         se = parent_entity(se);
4024                         break;
4025                 }
4026                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4027         }
4028
4029         for_each_sched_entity(se) {
4030                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4031                 cfs_rq->h_nr_running--;
4032
4033                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4034                         break;
4035
4036                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4037                 update_entity_load_avg(se, 1);
4038         }
4039
4040         if (!se) {
4041                 sub_nr_running(rq, 1);
4042                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
4043         }
4044         hrtick_update(rq);
4045 }
4046
4047 #ifdef CONFIG_SMP
4048 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4049 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4050 {
4051         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
4052 }
4053
4054 /*
4055  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4056  * according to the scheduling class and "nice" value.
4057  *
4058  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4059  * balance conservatively.
4060  */
4061 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4062 {
4063         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4064         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4065
4066         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4067                 return total;
4068
4069         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4070 }
4071
4072 /*
4073  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4074  * according to the scheduling class and "nice" value.
4075  */
4076 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4077 {
4078         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4079         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4080
4081         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4082                 return total;
4083
4084         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4085 }
4086
4087 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4088 {
4089         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4090 }
4091
4092 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4093 {
4094         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4095         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4096         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
4097
4098         if (nr_running)
4099                 return load_avg / nr_running;
4100
4101         return 0;
4102 }
4103
4104 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4105 {
4106         /*
4107          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4108          * about the boundary, really active task won't care
4109          * about the loss.
4110          */
4111         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4112                 current->wakee_flips >>= 1;
4113                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4114         }
4115
4116         if (current->last_wakee != p) {
4117                 current->last_wakee = p;
4118                 current->wakee_flips++;
4119         }
4120 }
4121
4122 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4123 {
4124         struct sched_entity *se = &p->se;
4125         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4126         u64 min_vruntime;
4127
4128 #ifndef CONFIG_64BIT
4129         u64 min_vruntime_copy;
4130
4131         do {
4132                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4133                 smp_rmb();
4134                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4135         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4136 #else
4137         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4138 #endif
4139
4140         se->vruntime -= min_vruntime;
4141         record_wakee(p);
4142 }
4143
4144 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4145 /*
4146  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4147  *
4148  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4149  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4150  * can calculate the shift in shares.
4151  *
4152  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4153  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4154  * total group weight.
4155  *
4156  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4157  * distribution (s_i) using:
4158  *
4159  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4160  *
4161  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4162  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4163  * shares distribution (s_i):
4164  *
4165  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4166  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4167  *
4168  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4169  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4170  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4171  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4172  *
4173  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4174  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4175  *
4176  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4177  *
4178  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4179  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4180  * weight and shares distributions like:
4181  *
4182  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4183  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4184  *
4185  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4186  *
4187  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4188  *
4189  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4190  *
4191  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4192  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4193  * 4/7) times the weight of the group.
4194  */
4195 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4196 {
4197         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4198
4199         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4200                 return wl;
4201
4202         for_each_sched_entity(se) {
4203                 long w, W;
4204
4205                 tg = se->my_q->tg;
4206
4207                 /*
4208                  * W = @wg + \Sum rw_j
4209                  */
4210                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4211
4212                 /*
4213                  * w = rw_i + @wl
4214                  */
4215                 w = se->my_q->load.weight + wl;
4216
4217                 /*
4218                  * wl = S * s'_i; see (2)
4219                  */
4220                 if (W > 0 && w < W)
4221                         wl = (w * tg->shares) / W;
4222                 else
4223                         wl = tg->shares;
4224
4225                 /*
4226                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4227                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4228                  * calc_cfs_shares().
4229                  */
4230                 if (wl < MIN_SHARES)
4231                         wl = MIN_SHARES;
4232
4233                 /*
4234                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4235                  */
4236                 wl -= se->load.weight;
4237
4238                 /*
4239                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4240                  * the final effective load change on the root group. Since
4241                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4242                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4243                  * resulting from this level per the above.
4244                  */
4245                 wg = 0;
4246         }
4247
4248         return wl;
4249 }
4250 #else
4251
4252 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4253 {
4254         return wl;
4255 }
4256
4257 #endif
4258
4259 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4260 {
4261         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4262
4263         /*
4264          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
4265          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
4266          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
4267          */
4268         if (p->wakee_flips > factor) {
4269                 /*
4270                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
4271                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
4272                  * it alone.
4273                  */
4274                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
4275                         return 1;
4276         }
4277
4278         return 0;
4279 }
4280
4281 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4282 {
4283         s64 this_load, load;
4284         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4285         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4286         struct task_group *tg;
4287         unsigned long weight;
4288         int balanced;
4289
4290         /*
4291          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
4292          * ourselves around too much.
4293          */
4294         if (wake_wide(p))
4295                 return 0;
4296
4297         idx       = sd->wake_idx;
4298         this_cpu  = smp_processor_id();
4299         prev_cpu  = task_cpu(p);
4300         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4301         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4302
4303         /*
4304          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4305          * effect of the currently running task from the load
4306          * of the current CPU:
4307          */
4308         if (sync) {
4309                 tg = task_group(current);
4310                 weight = current->se.load.weight;
4311
4312                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4313                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4314         }
4315
4316         tg = task_group(p);
4317         weight = p->se.load.weight;
4318
4319         /*
4320          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4321          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4322          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4323          * about that, so that's good too.
4324          *
4325          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4326          * task to be woken on this_cpu.
4327          */
4328         this_eff_load = 100;
4329         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4330
4331         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4332         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4333
4334         if (this_load > 0) {
4335                 this_eff_load *= this_load +
4336                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4337
4338                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4339         }
4340
4341         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4342
4343         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4344
4345         if (!balanced)
4346                 return 0;
4347
4348         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4349         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4350
4351         return 1;
4352 }
4353
4354 /*
4355  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4356  * domain.
4357  */
4358 static struct sched_group *
4359 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4360                   int this_cpu, int sd_flag)
4361 {
4362         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4363         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4364         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4365         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4366
4367         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4368                 load_idx = sd->wake_idx;
4369
4370         do {
4371                 unsigned long load, avg_load;
4372                 int local_group;
4373                 int i;
4374
4375                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4376                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4377                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4378                         continue;
4379
4380                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4381                                                sched_group_cpus(group));
4382
4383                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4384                 avg_load = 0;
4385
4386                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4387                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4388                         if (local_group)
4389                                 load = source_load(i, load_idx);
4390                         else
4391                                 load = target_load(i, load_idx);
4392
4393                         avg_load += load;
4394                 }
4395
4396                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4397                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4398
4399                 if (local_group) {
4400                         this_load = avg_load;
4401                 } else if (avg_load < min_load) {
4402                         min_load = avg_load;
4403                         idlest = group;
4404                 }
4405         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4406
4407         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4408                 return NULL;
4409         return idlest;
4410 }
4411
4412 /*
4413  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4414  */
4415 static int
4416 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4417 {
4418         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4419         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4420         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4421         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4422         int shallowest_idle_cpu = -1;
4423         int i;
4424
4425         /* Traverse only the allowed CPUs */
4426         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4427                 if (idle_cpu(i)) {
4428                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4429                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
4430                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
4431                                 /*
4432                                  * We give priority to a CPU whose idle state
4433                                  * has the smallest exit latency irrespective
4434                                  * of any idle timestamp.
4435                                  */
4436                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
4437                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4438                                 shallowest_idle_cpu = i;
4439                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
4440                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
4441                                 /*
4442                                  * If equal or no active idle state, then
4443                                  * the most recently idled CPU might have
4444                                  * a warmer cache.
4445                                  */
4446                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4447                                 shallowest_idle_cpu = i;
4448                         }
4449                 } else {
4450                         load = weighted_cpuload(i);
4451                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4452                                 min_load = load;
4453                                 least_loaded_cpu = i;
4454                         }
4455                 }
4456         }
4457
4458         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
4459 }
4460
4461 /*
4462  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4463  */
4464 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4465 {
4466         struct sched_domain *sd;
4467         struct sched_group *sg;
4468         int i = task_cpu(p);
4469
4470         if (idle_cpu(target))
4471                 return target;
4472
4473         /*
4474          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4475          */
4476         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4477                 return i;
4478
4479         /*
4480          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4481          */
4482         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4483         for_each_lower_domain(sd) {
4484                 sg = sd->groups;
4485                 do {
4486                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4487                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4488                                 goto next;
4489
4490                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4491                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4492                                         goto next;
4493                         }
4494
4495                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4496                                         tsk_cpus_allowed(p));
4497                         goto done;
4498 next:
4499                         sg = sg->next;
4500                 } while (sg != sd->groups);
4501         }
4502 done:
4503         return target;
4504 }
4505
4506 /*
4507  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
4508  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
4509  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
4510  *
4511  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
4512  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
4513  *
4514  * Returns the target cpu number.
4515  *
4516  * preempt must be disabled.
4517  */
4518 static int
4519 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4520 {
4521         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4522         int cpu = smp_processor_id();
4523         int new_cpu = cpu;
4524         int want_affine = 0;
4525         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4526
4527         if (p->nr_cpus_allowed == 1)
4528                 return prev_cpu;
4529
4530         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4531                 want_affine = cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
4532
4533         rcu_read_lock();
4534         for_each_domain(cpu, tmp) {
4535                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4536                         continue;
4537
4538                 /*
4539                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4540                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4541                  */
4542                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4543                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4544                         affine_sd = tmp;
4545                         break;
4546                 }
4547
4548                 if (tmp->flags & sd_flag)
4549                         sd = tmp;
4550         }
4551
4552         if (affine_sd && cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4553                 prev_cpu = cpu;
4554
4555         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4556                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
4557                 goto unlock;
4558         }
4559
4560         while (sd) {
4561                 struct sched_group *group;
4562                 int weight;
4563
4564                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4565                         sd = sd->child;
4566                         continue;
4567                 }
4568
4569                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4570                 if (!group) {
4571                         sd = sd->child;
4572                         continue;
4573                 }
4574
4575                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4576                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4577                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4578                         sd = sd->child;
4579                         continue;
4580                 }
4581
4582                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4583                 cpu = new_cpu;
4584                 weight = sd->span_weight;
4585                 sd = NULL;
4586                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4587                         if (weight <= tmp->span_weight)
4588                                 break;
4589                         if (tmp->flags & sd_flag)
4590                                 sd = tmp;
4591                 }
4592                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4593         }
4594 unlock:
4595         rcu_read_unlock();
4596
4597         return new_cpu;
4598 }
4599
4600 /*
4601  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4602  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4603  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4604  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4605  */
4606 static void
4607 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4608 {
4609         struct sched_entity *se = &p->se;
4610         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4611
4612         /*
4613          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
4614          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
4615          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
4616          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
4617          */
4618         if (se->avg.decay_count) {
4619                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
4620                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
4621                                                 &cfs_rq->removed_load);
4622         }
4623
4624         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
4625         se->exec_start = 0;
4626 }
4627 #endif /* CONFIG_SMP */
4628
4629 static unsigned long
4630 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4631 {
4632         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
4633
4634         /*
4635          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
4636          * to virtual-time in his units.
4637          *
4638          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
4639          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
4640          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
4641          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
4642          * be smaller, again penalizing the lighter task.
4643          *
4644          * This is especially important for buddies when the leftmost
4645          * task is higher priority than the buddy.
4646          */
4647         return calc_delta_fair(gran, se);
4648 }
4649
4650 /*
4651  * Should 'se' preempt 'curr'.
4652  *
4653  *             |s1
4654  *        |s2
4655  *   |s3
4656  *         g
4657  *      |<--->|c
4658  *
4659  *  w(c, s1) = -1
4660  *  w(c, s2) =  0
4661  *  w(c, s3) =  1
4662  *
4663  */
4664 static int
4665 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4666 {
4667         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
4668
4669         if (vdiff <= 0)
4670                 return -1;
4671
4672         gran = wakeup_gran(curr, se);
4673         if (vdiff > gran)
4674                 return 1;
4675
4676         return 0;
4677 }
4678
4679 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
4680 {
4681         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4682                 return;
4683
4684         for_each_sched_entity(se)
4685                 cfs_rq_of(se)->last = se;
4686 }
4687
4688 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
4689 {
4690         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4691                 return;
4692
4693         for_each_sched_entity(se)
4694                 cfs_rq_of(se)->next = se;
4695 }
4696
4697 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
4698 {
4699         for_each_sched_entity(se)
4700                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
4701 }
4702
4703 /*
4704  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4705  */
4706 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
4707 {
4708         struct task_struct *curr = rq->curr;
4709         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
4710         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4711         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
4712         int next_buddy_marked = 0;
4713
4714         if (unlikely(se == pse))
4715                 return;
4716
4717         /*
4718          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
4719          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
4720          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
4721          * next-buddy nomination below.
4722          */
4723         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
4724                 return;
4725
4726         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
4727                 set_next_buddy(pse);
4728                 next_buddy_marked = 1;
4729         }
4730
4731         /*
4732          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
4733          * wake up path.
4734          *
4735          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
4736          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
4737          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
4738          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
4739          * below.
4740          */
4741         if (test_tsk_need_resched(curr))
4742                 return;
4743
4744         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
4745         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
4746             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
4747                 goto preempt;
4748
4749         /*
4750          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
4751          * is driven by the tick):
4752          */
4753         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
4754                 return;
4755
4756         find_matching_se(&se, &pse);
4757         update_curr(cfs_rq_of(se));
4758         BUG_ON(!pse);
4759         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
4760                 /*
4761                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
4762                  * triggering this preemption.
4763                  */
4764                 if (!next_buddy_marked)
4765                         set_next_buddy(pse);
4766                 goto preempt;
4767         }
4768
4769         return;
4770
4771 preempt:
4772         resched_curr(rq);
4773         /*
4774          * Only set the backward buddy when the current task is still
4775          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
4776          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
4777          * point, either of which can * drop the rq lock.
4778          *
4779          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
4780          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
4781          */
4782         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
4783                 return;
4784
4785         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
4786                 set_last_buddy(se);
4787 }
4788
4789 static struct task_struct *
4790 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4791 {
4792         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
4793         struct sched_entity *se;
4794         struct task_struct *p;
4795         int new_tasks;
4796
4797 again:
4798 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4799         if (!cfs_rq->nr_running)
4800                 goto idle;
4801
4802         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
4803                 goto simple;
4804
4805         /*
4806          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
4807          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
4808          *
4809          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
4810          * hierarchy, only change the part that actually changes.
4811          */
4812
4813         do {
4814                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
4815
4816                 /*
4817                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
4818                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
4819                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
4820                  * forget we've ever seen it.
4821                  */
4822                 if (curr && curr->on_rq)
4823                         update_curr(cfs_rq);
4824                 else
4825                         curr = NULL;
4826
4827                 /*
4828                  * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the throttle and
4829                  * dequeue its entity in the parent(s). Therefore the 'simple'
4830                  * nr_running test will indeed be correct.
4831                  */
4832                 if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
4833                         goto simple;
4834
4835                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
4836                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4837         } while (cfs_rq);
4838
4839         p = task_of(se);
4840
4841         /*
4842          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
4843          * is a different task than we started out with, try and touch the
4844          * least amount of cfs_rqs.
4845          */
4846         if (prev != p) {
4847                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
4848
4849                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
4850                         int se_depth = se->depth;
4851                         int pse_depth = pse->depth;
4852
4853                         if (se_depth <= pse_depth) {
4854                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
4855                                 pse = parent_entity(pse);
4856                         }
4857                         if (se_depth >= pse_depth) {
4858                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
4859                                 se = parent_entity(se);
4860                         }
4861                 }
4862
4863                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
4864                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4865         }
4866
4867         if (hrtick_enabled(rq))
4868                 hrtick_start_fair(rq, p);
4869
4870         return p;
4871 simple:
4872         cfs_rq = &rq->cfs;
4873 #endif
4874
4875         if (!cfs_rq->nr_running)
4876                 goto idle;
4877
4878         put_prev_task(rq, prev);
4879
4880         do {
4881                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
4882                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4883                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4884         } while (cfs_rq);
4885
4886         p = task_of(se);
4887
4888         if (hrtick_enabled(rq))
4889                 hrtick_start_fair(rq, p);
4890
4891         return p;
4892
4893 idle:
4894         new_tasks = idle_balance(rq);
4895         /*
4896          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
4897          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
4898          * must re-start the pick_next_entity() loop.
4899          */
4900         if (new_tasks < 0)
4901                 return RETRY_TASK;
4902
4903         if (new_tasks > 0)
4904                 goto again;
4905
4906         return NULL;
4907 }
4908
4909 /*
4910  * Account for a descheduled task:
4911  */
4912 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4913 {
4914         struct sched_entity *se = &prev->se;
4915         struct cfs_rq *cfs_rq;
4916
4917         for_each_sched_entity(se) {
4918                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4919                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
4920         }
4921 }
4922
4923 /*
4924  * sched_yield() is very simple
4925  *
4926  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
4927  */
4928 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
4929 {
4930         struct task_struct *curr = rq->curr;
4931         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4932         struct sched_entity *se = &curr->se;
4933
4934         /*
4935          * Are we the only task in the tree?
4936          */
4937         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
4938                 return;
4939
4940         clear_buddies(cfs_rq, se);
4941
4942         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
4943                 update_rq_clock(rq);
4944                 /*
4945                  * Update run-time statistics of the 'current'.
4946                  */
4947                 update_curr(cfs_rq);
4948                 /*
4949                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
4950                  * so we don't do microscopic update in schedule()
4951                  * and double the fastpath cost.
4952                  */
4953                  rq->skip_clock_update = 1;
4954         }
4955
4956         set_skip_buddy(se);
4957 }
4958
4959 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
4960 {
4961         struct sched_entity *se = &p->se;
4962
4963         /* throttled hierarchies are not runnable */
4964         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
4965                 return false;
4966
4967         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
4968         set_next_buddy(se);
4969
4970         yield_task_fair(rq);
4971
4972         return true;
4973 }
4974
4975 #ifdef CONFIG_SMP
4976 /**************************************************
4977  * Fair scheduling class load-balancing methods.
4978  *
4979  * BASICS
4980  *
4981  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
4982  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
4983  * time to each task. This is expressed in the following equation:
4984  *
4985  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
4986  *
4987  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
4988  * W_i,0 is defined as:
4989  *
4990  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
4991  *
4992  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
4993  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
4994  *
4995  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
4996  * weight:
4997  *
4998  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
4999  *
5000  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5001  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5002  * can also include other factors [XXX].
5003  *
5004  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5005  * directly from (1):
5006  *
5007  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5008  *
5009  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5010  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5011  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5012  *
5013  * [XXX expand on:
5014  *     - infeasible weights;
5015  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5016  *
5017  *
5018  * SCHED DOMAINS
5019  *
5020  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5021  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5022  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5023  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5024  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5025  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5026  * the groups.
5027  *
5028  * This yields:
5029  *
5030  *     log_2 n     1     n
5031  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5032  *     i = 0      2^i   2^i
5033  *                               `- size of each group
5034  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5035  *         |         `- freq
5036  *         `- sum over all levels
5037  *
5038  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5039  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5040  *
5041  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5042  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5043  *
5044  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5045  *
5046  *             log_2 n     
5047  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5048  *             k = 0
5049  *
5050  * And you'll find that:
5051  *
5052  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5053  *
5054  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5055  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5056  * of:
5057  *
5058  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5059  *
5060  *
5061  * WORK CONSERVING
5062  *
5063  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5064  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5065  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5066  *
5067  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5068  * time.
5069  *
5070  * [XXX more?]
5071  *
5072  *
5073  * CGROUPS
5074  *
5075  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5076  *
5077  *                                s_k,i
5078  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5079  *                                 S_k
5080  *
5081  * Where
5082  *
5083  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5084  *
5085  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5086  *
5087  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5088  * property.
5089  *
5090  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5091  *      rewrite all of this once again.]
5092  */ 
5093
5094 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5095
5096 enum fbq_type { regular, remote, all };
5097
5098 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5099 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5100 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5101 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5102
5103 struct lb_env {
5104         struct sched_domain     *sd;
5105
5106         struct rq               *src_rq;
5107         int                     src_cpu;
5108
5109         int                     dst_cpu;
5110         struct rq               *dst_rq;
5111
5112         struct cpumask          *dst_grpmask;
5113         int                     new_dst_cpu;
5114         enum cpu_idle_type      idle;
5115         long                    imbalance;
5116         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5117         struct cpumask          *cpus;
5118
5119         unsigned int            flags;
5120
5121         unsigned int            loop;
5122         unsigned int            loop_break;
5123         unsigned int            loop_max;
5124
5125         enum fbq_type           fbq_type;
5126         struct list_head        tasks;
5127 };
5128
5129 /*
5130  * Is this task likely cache-hot:
5131  */
5132 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5133 {
5134         s64 delta;
5135
5136         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5137
5138         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5139                 return 0;
5140
5141         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5142                 return 0;
5143
5144         /*
5145          * Buddy candidates are cache hot:
5146          */
5147         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5148                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5149                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5150                 return 1;
5151
5152         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5153                 return 1;
5154         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5155                 return 0;
5156
5157         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5158
5159         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5160 }
5161
5162 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5163 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
5164 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5165 {
5166         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5167         int src_nid, dst_nid;
5168
5169         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults_memory ||
5170             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
5171                 return false;
5172         }
5173
5174         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5175         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5176
5177         if (src_nid == dst_nid)
5178                 return false;
5179
5180         if (numa_group) {
5181                 /* Task is already in the group's interleave set. */
5182                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5183                         return false;
5184
5185                 /* Task is moving into the group's interleave set. */
5186                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5187                         return true;
5188
5189                 return group_faults(p, dst_nid) > group_faults(p, src_nid);
5190         }
5191
5192         /* Encourage migration to the preferred node. */
5193         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5194                 return true;
5195
5196         return task_faults(p, dst_nid) > task_faults(p, src_nid);
5197 }
5198
5199
5200 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5201 {
5202         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5203         int src_nid, dst_nid;
5204
5205         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
5206                 return false;
5207
5208         if (!p->numa_faults_memory || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5209                 return false;
5210
5211         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5212         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5213
5214         if (src_nid == dst_nid)
5215                 return false;
5216
5217         if (numa_group) {
5218                 /* Task is moving within/into the group's interleave set. */
5219                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5220                         return false;
5221
5222                 /* Task is moving out of the group's interleave set. */
5223                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5224                         return true;
5225
5226                 return group_faults(p, dst_nid) < group_faults(p, src_nid);
5227         }
5228
5229         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5230         if (src_nid == p->numa_preferred_nid)
5231                 return true;
5232
5233         return task_faults(p, dst_nid) < task_faults(p, src_nid);
5234 }
5235
5236 #else
5237 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
5238                                              struct lb_env *env)
5239 {
5240         return false;
5241 }
5242
5243 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5244                                              struct lb_env *env)
5245 {
5246         return false;
5247 }
5248 #endif
5249
5250 /*
5251  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5252  */
5253 static
5254 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5255 {
5256         int tsk_cache_hot = 0;
5257
5258         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5259
5260         /*
5261          * We do not migrate tasks that are:
5262          * 1) throttled_lb_pair, or
5263          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5264          * 3) running (obviously), or
5265          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5266          */
5267         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5268                 return 0;
5269
5270         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5271                 int cpu;
5272
5273                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5274
5275                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5276
5277                 /*
5278                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5279                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5280                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5281                  *
5282                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5283                  * one in current iteration.
5284                  */
5285                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5286                         return 0;
5287
5288                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5289                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5290                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5291                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5292                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5293                                 break;
5294                         }
5295                 }
5296
5297                 return 0;
5298         }
5299
5300         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5301         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5302
5303         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5304                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5305                 return 0;
5306         }
5307
5308         /*
5309          * Aggressive migration if:
5310          * 1) destination numa is preferred
5311          * 2) task is cache cold, or
5312          * 3) too many balance attempts have failed.
5313          */
5314         tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5315         if (!tsk_cache_hot)
5316                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5317
5318         if (migrate_improves_locality(p, env) || !tsk_cache_hot ||
5319             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5320                 if (tsk_cache_hot) {
5321                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5322                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5323                 }
5324                 return 1;
5325         }
5326
5327         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5328         return 0;
5329 }
5330
5331 /*
5332  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5333  */
5334 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5335 {
5336         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5337
5338         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5339         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5340         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5341 }
5342
5343 /*
5344  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5345  * part of active balancing operations within "domain".
5346  *
5347  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5348  */
5349 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5350 {
5351         struct task_struct *p, *n;
5352
5353         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5354
5355         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5356                 if (!can_migrate_task(p, env))
5357                         continue;
5358
5359                 detach_task(p, env);
5360
5361                 /*
5362                  * Right now, this is only the second place where
5363                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5364                  * so we can safely collect stats here rather than
5365                  * inside detach_tasks().
5366                  */
5367                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5368                 return p;
5369         }
5370         return NULL;
5371 }
5372
5373 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5374
5375 /*
5376  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5377  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5378  *
5379  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5380  */
5381 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5382 {
5383         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5384         struct task_struct *p;
5385         unsigned long load;
5386         int detached = 0;
5387
5388         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5389
5390         if (env->imbalance <= 0)
5391                 return 0;
5392
5393         while (!list_empty(tasks)) {
5394                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5395
5396                 env->loop++;
5397                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5398                 if (env->loop > env->loop_max)
5399                         break;
5400
5401                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5402                 if (env->loop > env->loop_break) {
5403                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5404                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5405                         break;
5406                 }
5407
5408                 if (!can_migrate_task(p, env))
5409                         goto next;
5410
5411                 load = task_h_load(p);
5412
5413                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5414                         goto next;
5415
5416                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5417                         goto next;
5418
5419                 detach_task(p, env);
5420                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5421
5422                 detached++;
5423                 env->imbalance -= load;
5424
5425 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5426                 /*
5427                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5428                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5429                  * the critical section.
5430                  */
5431                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5432                         break;
5433 #endif
5434
5435                 /*
5436                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5437                  * weighted load.
5438                  */
5439                 if (env->imbalance <= 0)
5440                         break;
5441
5442                 continue;
5443 next:
5444                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5445         }
5446
5447         /*
5448          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5449          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5450          * than inside detach_one_task().
5451          */
5452         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5453
5454         return detached;
5455 }
5456
5457 /*
5458  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5459  */
5460 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5461 {
5462         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5463
5464         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5465         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5466         activate_task(rq, p, 0);
5467         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5468 }
5469
5470 /*
5471  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5472  * its new rq.
5473  */
5474 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5475 {
5476         raw_spin_lock(&rq->lock);
5477         attach_task(rq, p);
5478         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5479 }
5480
5481 /*
5482  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5483  * new rq.
5484  */
5485 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5486 {
5487         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5488         struct task_struct *p;
5489
5490         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5491
5492         while (!list_empty(tasks)) {
5493                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5494                 list_del_init(&p->se.group_node);
5495
5496                 attach_task(env->dst_rq, p);
5497         }
5498
5499         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
5500 }
5501
5502 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5503 /*
5504  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
5505  */
5506 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
5507 {
5508         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5509         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5510
5511         /* throttled entities do not contribute to load */
5512         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5513                 return;
5514
5515         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
5516
5517         if (se) {
5518                 update_entity_load_avg(se, 1);
5519                 /*
5520                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
5521                  * list removal.  This generally implies that all our children
5522                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
5523                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
5524                  * at enqueue.
5525                  *
5526                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
5527                  */
5528                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
5529                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5530         } else {
5531                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5532                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
5533         }
5534 }
5535
5536 static void update_blocked_averages(int cpu)
5537 {
5538         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5539         struct cfs_rq *cfs_rq;
5540         unsigned long flags;
5541
5542         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5543         update_rq_clock(rq);
5544         /*
5545          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5546          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5547          */
5548         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5549                 /*
5550                  * Note: We may want to consider periodically releasing
5551                  * rq->lock about these updates so that creating many task
5552                  * groups does not result in continually extending hold time.
5553                  */
5554                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
5555         }
5556
5557         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5558 }
5559
5560 /*
5561  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5562  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5563  * group is a fraction of its parents load.
5564  */
5565 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5566 {
5567         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5568         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5569         unsigned long now = jiffies;
5570         unsigned long load;
5571
5572         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5573                 return;
5574
5575         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5576         for_each_sched_entity(se) {
5577                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5578                 cfs_rq->h_load_next = se;
5579                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5580                         break;
5581         }
5582
5583         if (!se) {
5584                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
5585                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5586         }
5587
5588         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5589                 load = cfs_rq->h_load;
5590                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
5591                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5592                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5593                 cfs_rq->h_load = load;
5594                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5595         }
5596 }
5597
5598 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5599 {
5600         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5601
5602         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5603         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
5604                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5605 }
5606 #else
5607 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5608 {
5609 }
5610
5611 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5612 {
5613         return p->se.avg.load_avg_contrib;
5614 }
5615 #endif
5616
5617 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5618
5619 enum group_type {
5620         group_other = 0,
5621         group_imbalanced,
5622         group_overloaded,
5623 };
5624
5625 /*
5626  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5627  */
5628 struct sg_lb_stats {
5629         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5630         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5631         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5632         unsigned long load_per_task;
5633         unsigned long group_capacity;
5634         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5635         unsigned int group_capacity_factor;
5636         unsigned int idle_cpus;
5637         unsigned int group_weight;
5638         enum group_type group_type;
5639         int group_has_free_capacity;
5640 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5641         unsigned int nr_numa_running;
5642         unsigned int nr_preferred_running;
5643 #endif
5644 };
5645
5646 /*
5647  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5648  *               during load balancing.
5649  */
5650 struct sd_lb_stats {
5651         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5652         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5653         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5654         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
5655         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5656
5657         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5658         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5659 };
5660
5661 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
5662 {
5663         /*
5664          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
5665          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
5666          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
5667          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
5668          */
5669         *sds = (struct sd_lb_stats){
5670                 .busiest = NULL,
5671                 .local = NULL,
5672                 .total_load = 0UL,
5673                 .total_capacity = 0UL,
5674                 .busiest_stat = {
5675                         .avg_load = 0UL,
5676                         .sum_nr_running = 0,
5677                         .group_type = group_other,
5678                 },
5679         };
5680 }
5681
5682 /**
5683  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
5684  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
5685  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
5686  *
5687  * Return: The load index.
5688  */
5689 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
5690                                         enum cpu_idle_type idle)
5691 {
5692         int load_idx;
5693
5694         switch (idle) {
5695         case CPU_NOT_IDLE:
5696                 load_idx = sd->busy_idx;
5697                 break;
5698
5699         case CPU_NEWLY_IDLE:
5700                 load_idx = sd->newidle_idx;
5701                 break;
5702         default:
5703                 load_idx = sd->idle_idx;
5704                 break;
5705         }
5706
5707         return load_idx;
5708 }
5709
5710 static unsigned long default_scale_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5711 {
5712         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5713 }
5714
5715 unsigned long __weak arch_scale_freq_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5716 {
5717         return default_scale_capacity(sd, cpu);
5718 }
5719
5720 static unsigned long default_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5721 {
5722         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && (sd->span_weight > 1))
5723                 return sd->smt_gain / sd->span_weight;
5724
5725         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5726 }
5727
5728 unsigned long __weak arch_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5729 {
5730         return default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
5731 }
5732
5733 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
5734 {
5735         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5736         u64 total, available, age_stamp, avg;
5737         s64 delta;
5738
5739         /*
5740          * Since we're reading these variables without serialization make sure
5741          * we read them once before doing sanity checks on them.
5742          */
5743         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
5744         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
5745
5746         delta = rq_clock(rq) - age_stamp;
5747         if (unlikely(delta < 0))
5748                 delta = 0;
5749
5750         total = sched_avg_period() + delta;
5751
5752         if (unlikely(total < avg)) {
5753                 /* Ensures that capacity won't end up being negative */
5754                 available = 0;
5755         } else {
5756                 available = total - avg;
5757         }
5758
5759         if (unlikely((s64)total < SCHED_CAPACITY_SCALE))
5760                 total = SCHED_CAPACITY_SCALE;
5761
5762         total >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5763
5764         return div_u64(available, total);
5765 }
5766
5767 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5768 {
5769         unsigned long capacity = SCHED_CAPACITY_SCALE;
5770         struct sched_group *sdg = sd->groups;
5771
5772         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
5773                 capacity *= arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
5774         else
5775                 capacity *= default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
5776
5777         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5778
5779         sdg->sgc->capacity_orig = capacity;
5780
5781         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
5782                 capacity *= arch_scale_freq_capacity(sd, cpu);
5783         else
5784                 capacity *= default_scale_capacity(sd, cpu);
5785
5786         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5787
5788         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
5789         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5790
5791         if (!capacity)
5792                 capacity = 1;
5793
5794         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
5795         sdg->sgc->capacity = capacity;
5796 }
5797
5798 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5799 {
5800         struct sched_domain *child = sd->child;
5801         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
5802         unsigned long capacity, capacity_orig;
5803         unsigned long interval;
5804
5805         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
5806         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
5807         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
5808
5809         if (!child) {
5810                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
5811                 return;
5812         }
5813
5814         capacity_orig = capacity = 0;
5815
5816         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
5817                 /*
5818                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
5819                  * span the current group.
5820                  */
5821
5822                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
5823                         struct sched_group_capacity *sgc;
5824                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5825
5826                         /*
5827                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
5828                          * gets here before we've attached the domains to the
5829                          * runqueues.
5830                          *
5831                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
5832                          * in update_cpu_capacity().
5833                          *
5834                          * This avoids capacity/capacity_orig from being 0 and
5835                          * causing divide-by-zero issues on boot.
5836                          *
5837                          * Runtime updates will correct capacity_orig.
5838                          */
5839                         if (unlikely(!rq->sd)) {
5840                                 capacity_orig += capacity_of(cpu);
5841                                 capacity += capacity_of(cpu);
5842                                 continue;
5843                         }
5844
5845                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
5846                         capacity_orig += sgc->capacity_orig;
5847                         capacity += sgc->capacity;
5848                 }
5849         } else  {
5850                 /*
5851                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
5852                  * span the current group.
5853                  */ 
5854
5855                 group = child->groups;
5856                 do {
5857                         capacity_orig += group->sgc->capacity_orig;
5858                         capacity += group->sgc->capacity;
5859                         group = group->next;
5860                 } while (group != child->groups);
5861         }
5862
5863         sdg->sgc->capacity_orig = capacity_orig;
5864         sdg->sgc->capacity = capacity;
5865 }
5866
5867 /*
5868  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
5869  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
5870  * which on its own isn't powerful enough.
5871  *
5872  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
5873  */
5874 static inline int
5875 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
5876 {
5877         /*
5878          * Only siblings can have significantly less than SCHED_CAPACITY_SCALE
5879          */
5880         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY))
5881                 return 0;
5882
5883         /*
5884          * If ~90% of the cpu_capacity is still there, we're good.
5885          */
5886         if (group->sgc->capacity * 32 > group->sgc->capacity_orig * 29)
5887                 return 1;
5888
5889         return 0;
5890 }
5891
5892 /*
5893  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
5894  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
5895  *
5896  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
5897  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
5898  * Something like:
5899  *
5900  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
5901  *              *     * * *
5902  *
5903  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
5904  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
5905  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
5906  *
5907  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
5908  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
5909  * moving tasks due to affinity constraints.
5910  *
5911  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
5912  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
5913  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
5914  * to create an effective group imbalance.
5915  *
5916  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
5917  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
5918  * subtle and fragile situation.
5919  */
5920
5921 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
5922 {
5923         return group->sgc->imbalance;
5924 }
5925
5926 /*
5927  * Compute the group capacity factor.
5928  *
5929  * Avoid the issue where N*frac(smt_capacity) >= 1 creates 'phantom' cores by
5930  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
5931  * and limit unit capacity with that.
5932  */
5933 static inline int sg_capacity_factor(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
5934 {
5935         unsigned int capacity_factor, smt, cpus;
5936         unsigned int capacity, capacity_orig;
5937
5938         capacity = group->sgc->capacity;
5939         capacity_orig = group->sgc->capacity_orig;
5940         cpus = group->group_weight;
5941
5942         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_capacity < 2 */
5943         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, capacity_orig);
5944         capacity_factor = cpus / smt; /* cores */
5945
5946         capacity_factor = min_t(unsigned,
5947                 capacity_factor, DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
5948         if (!capacity_factor)
5949                 capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
5950
5951         return capacity_factor;
5952 }
5953
5954 static enum group_type
5955 group_classify(struct sched_group *group, struct sg_lb_stats *sgs)
5956 {
5957         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity_factor)
5958                 return group_overloaded;
5959
5960         if (sg_imbalanced(group))
5961                 return group_imbalanced;
5962
5963         return group_other;
5964 }
5965
5966 /**
5967  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
5968  * @env: The load balancing environment.
5969  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
5970  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
5971  * @local_group: Does group contain this_cpu.
5972  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
5973  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
5974  */
5975 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
5976                         struct sched_group *group, int load_idx,
5977                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
5978                         bool *overload)
5979 {
5980         unsigned long load;
5981         int i;
5982
5983         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
5984
5985         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5986                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
5987
5988                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5989                 if (local_group)
5990                         load = target_load(i, load_idx);
5991                 else
5992                         load = source_load(i, load_idx);
5993
5994                 sgs->group_load += load;
5995                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
5996
5997                 if (rq->nr_running > 1)
5998                         *overload = true;
5999
6000 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6001                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6002                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6003 #endif
6004                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6005                 if (idle_cpu(i))
6006                         sgs->idle_cpus++;
6007         }
6008
6009         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6010         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6011         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6012
6013         if (sgs->sum_nr_running)
6014                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6015
6016         sgs->group_weight = group->group_weight;
6017         sgs->group_capacity_factor = sg_capacity_factor(env, group);
6018         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6019
6020         if (sgs->group_capacity_factor > sgs->sum_nr_running)
6021                 sgs->group_has_free_capacity = 1;
6022 }
6023
6024 /**
6025  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6026  * @env: The load balancing environment.
6027  * @sds: sched_domain statistics
6028  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6029  * @sgs: sched_group statistics
6030  *
6031  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6032  * busiest group.
6033  *
6034  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6035  * busiest group. %false otherwise.
6036  */
6037 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6038                                    struct sd_lb_stats *sds,
6039                                    struct sched_group *sg,
6040                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6041 {
6042         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6043
6044         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6045                 return true;
6046
6047         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6048                 return false;
6049
6050         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6051                 return false;
6052
6053         /* This is the busiest node in its class. */
6054         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6055                 return true;
6056
6057         /*
6058          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6059          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6060          * higher than ourself as busy.
6061          */
6062         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6063                 if (!sds->busiest)
6064                         return true;
6065
6066                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6067                         return true;
6068         }
6069
6070         return false;
6071 }
6072
6073 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6074 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6075 {
6076         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6077                 return regular;
6078         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6079                 return remote;
6080         return all;
6081 }
6082
6083 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6084 {
6085         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6086                 return regular;
6087         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6088                 return remote;
6089         return all;
6090 }
6091 #else
6092 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6093 {
6094         return all;
6095 }
6096
6097 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6098 {
6099         return regular;
6100 }
6101 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6102
6103 /**
6104  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6105  * @env: The load balancing environment.
6106  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6107  */
6108 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6109 {
6110         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6111         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6112         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6113         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6114         bool overload = false;
6115
6116         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6117                 prefer_sibling = 1;
6118
6119         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6120
6121         do {
6122                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6123                 int local_group;
6124
6125                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6126                 if (local_group) {
6127                         sds->local = sg;
6128                         sgs = &sds->local_stat;
6129
6130                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6131                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6132                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6133                 }
6134
6135                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6136                                                 &overload);
6137
6138                 if (local_group)
6139                         goto next_group;
6140
6141                 /*
6142                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6143                  * first, lower the sg capacity factor to one so that we'll try
6144                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6145                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6146                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity_factor. The
6147                  * extra check prevents the case where you always pull from the
6148                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
6149                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
6150                  */
6151                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6152                     sds->local_stat.group_has_free_capacity)
6153                         sgs->group_capacity_factor = min(sgs->group_capacity_factor, 1U);
6154
6155                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6156                         sds->busiest = sg;
6157                         sds->busiest_stat = *sgs;
6158                 }
6159
6160 next_group:
6161                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6162                 sds->total_load += sgs->group_load;
6163                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6164
6165                 sg = sg->next;
6166         } while (sg != env->sd->groups);
6167
6168         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6169                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6170
6171         if (!env->sd->parent) {
6172                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6173                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6174                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6175         }
6176
6177 }
6178
6179 /**
6180  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6181  *                      sched doman.
6182  *
6183  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6184  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6185  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6186  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6187  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6188  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6189  *
6190  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6191  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6192  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6193  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6194  * number.
6195  *
6196  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6197  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6198  *
6199  * @env: The load balancing environment.
6200  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6201  */
6202 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6203 {
6204         int busiest_cpu;
6205
6206         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6207                 return 0;
6208
6209         if (!sds->busiest)
6210                 return 0;
6211
6212         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6213         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6214                 return 0;
6215
6216         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6217                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6218                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6219
6220         return 1;
6221 }
6222
6223 /**
6224  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6225  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6226  *                      load balancing.
6227  * @env: The load balancing environment.
6228  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6229  */
6230 static inline
6231 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6232 {
6233         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6234         unsigned int imbn = 2;
6235         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6236         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6237
6238         local = &sds->local_stat;
6239         busiest = &sds->busiest_stat;
6240
6241         if (!local->sum_nr_running)
6242                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6243         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6244                 imbn = 1;
6245
6246         scaled_busy_load_per_task =
6247                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6248                 busiest->group_capacity;
6249
6250         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6251             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6252                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6253                 return;
6254         }
6255
6256         /*
6257          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6258          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6259          * moving them.
6260          */
6261
6262         capa_now += busiest->group_capacity *
6263                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6264         capa_now += local->group_capacity *
6265                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6266         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6267
6268         /* Amount of load we'd subtract */
6269         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6270                 capa_move += busiest->group_capacity *
6271                             min(busiest->load_per_task,
6272                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6273         }
6274
6275         /* Amount of load we'd add */
6276         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6277             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6278                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6279                       local->group_capacity;
6280         } else {
6281                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6282                       local->group_capacity;
6283         }
6284         capa_move += local->group_capacity *
6285                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6286         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6287
6288         /* Move if we gain throughput */
6289         if (capa_move > capa_now)
6290                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6291 }
6292
6293 /**
6294  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6295  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6296  * @env: load balance environment
6297  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6298  */
6299 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6300 {
6301         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6302         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6303
6304         local = &sds->local_stat;
6305         busiest = &sds->busiest_stat;
6306
6307         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6308                 /*
6309                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6310                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6311                  */
6312                 busiest->load_per_task =
6313                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6314         }
6315
6316         /*
6317          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6318          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6319          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6320          */
6321         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6322             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6323                 env->imbalance = 0;
6324                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6325         }
6326
6327         /*
6328          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6329          */
6330         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6331             local->group_type   == group_overloaded) {
6332                 load_above_capacity =
6333                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity_factor);
6334
6335                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_CAPACITY_SCALE);
6336                 load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
6337         }
6338
6339         /*
6340          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6341          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6342          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6343          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6344          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6345          * for the minimum possible imbalance.
6346          */
6347         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6348
6349         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6350         env->imbalance = min(
6351                 max_pull * busiest->group_capacity,
6352                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6353         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6354
6355         /*
6356          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6357          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6358          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6359          * moved
6360          */
6361         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6362                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6363 }
6364
6365 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6366
6367 /**
6368  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6369  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6370  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6371  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6372  * such a group exists.
6373  *
6374  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6375  * to restore balance.
6376  *
6377  * @env: The load balancing environment.
6378  *
6379  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6380  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6381  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6382  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6383  */
6384 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6385 {
6386         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6387         struct sd_lb_stats sds;
6388
6389         init_sd_lb_stats(&sds);
6390
6391         /*
6392          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6393          * this level.
6394          */
6395         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6396         local = &sds.local_stat;
6397         busiest = &sds.busiest_stat;
6398
6399         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6400             check_asym_packing(env, &sds))
6401                 return sds.busiest;
6402
6403         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6404         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6405                 goto out_balanced;
6406
6407         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6408                                                 / sds.total_capacity;
6409
6410         /*
6411          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6412          * work because they assume all things are equal, which typically
6413          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6414          */
6415         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6416                 goto force_balance;
6417
6418         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6419         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_free_capacity &&
6420             !busiest->group_has_free_capacity)
6421                 goto force_balance;
6422
6423         /*
6424          * If the local group is busier than the selected busiest group
6425          * don't try and pull any tasks.
6426          */
6427         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6428                 goto out_balanced;
6429
6430         /*
6431          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6432          * average load.
6433          */
6434         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6435                 goto out_balanced;
6436
6437         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6438                 /*
6439                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6440                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6441                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6442                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6443                  * might end up to just move the imbalance on another group
6444                  */
6445                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6446                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6447                         goto out_balanced;
6448         } else {
6449                 /*
6450                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6451                  * imbalance_pct to be conservative.
6452                  */
6453                 if (100 * busiest->avg_load <=
6454                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6455                         goto out_balanced;
6456         }
6457
6458 force_balance:
6459         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6460         calculate_imbalance(env, &sds);
6461         return sds.busiest;
6462
6463 out_balanced:
6464         env->imbalance = 0;
6465         return NULL;
6466 }
6467
6468 /*
6469  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6470  */
6471 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6472                                      struct sched_group *group)
6473 {
6474         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6475         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6476         int i;
6477
6478         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6479                 unsigned long capacity, capacity_factor, wl;
6480                 enum fbq_type rt;
6481
6482                 rq = cpu_rq(i);
6483                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6484
6485                 /*
6486                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6487                  *  - regular: there are !numa tasks
6488                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6489                  *  - all:     there is no distinction
6490                  *
6491                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6492                  * ignore those when there's better options.
6493                  *
6494                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6495                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6496                  * queue by moving tasks around inside the node.
6497                  *
6498                  * If we cannot move enough load due to this classification
6499                  * the next pass will adjust the group classification and
6500                  * allow migration of more tasks.
6501                  *
6502                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6503                  */
6504                 if (rt > env->fbq_type)
6505                         continue;
6506
6507                 capacity = capacity_of(i);
6508                 capacity_factor = DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE);
6509                 if (!capacity_factor)
6510                         capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
6511
6512                 wl = weighted_cpuload(i);
6513
6514                 /*
6515                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6516                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6517                  */
6518                 if (capacity_factor && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
6519                         continue;
6520
6521                 /*
6522                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6523                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6524                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6525                  * potentially running at a lower capacity.
6526                  *
6527                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6528                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6529                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6530                  * our previous maximum.
6531                  */
6532                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6533                         busiest_load = wl;
6534                         busiest_capacity = capacity;
6535                         busiest = rq;
6536                 }
6537         }
6538
6539         return busiest;
6540 }
6541
6542 /*
6543  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6544  * so long as it is large enough.
6545  */
6546 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6547
6548 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6549 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6550
6551 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6552 {
6553         struct sched_domain *sd = env->sd;
6554
6555         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6556
6557                 /*
6558                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6559                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6560                  * lowest numbered CPUs.
6561                  */
6562                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6563                         return 1;
6564         }
6565
6566         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6567 }
6568
6569 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6570
6571 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6572 {
6573         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6574         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6575         int cpu, balance_cpu = -1;
6576
6577         /*
6578          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6579          * to do the newly idle load balance.
6580          */
6581         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6582                 return 1;
6583
6584         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6585         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6586         /* Try to find first idle cpu */
6587         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6588                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6589                         continue;
6590
6591                 balance_cpu = cpu;
6592                 break;
6593         }
6594
6595         if (balance_cpu == -1)
6596                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6597
6598         /*
6599          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6600          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6601          */
6602         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6603 }
6604
6605 /*
6606  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6607  * tasks if there is an imbalance.
6608  */
6609 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6610                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6611                         int *continue_balancing)
6612 {
6613         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6614         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6615         struct sched_group *group;
6616         struct rq *busiest;
6617         unsigned long flags;
6618         struct cpumask *cpus = __get_cpu_var(load_balance_mask);
6619
6620         struct lb_env env = {
6621                 .sd             = sd,
6622                 .dst_cpu        = this_cpu,
6623                 .dst_rq         = this_rq,
6624                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6625                 .idle           = idle,
6626                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6627                 .cpus           = cpus,
6628                 .fbq_type       = all,
6629                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
6630         };
6631
6632         /*
6633          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6634          * other cpus in our group
6635          */
6636         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6637                 env.dst_grpmask = NULL;
6638
6639         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6640
6641         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6642
6643 redo:
6644         if (!should_we_balance(&env)) {
6645                 *continue_balancing = 0;
6646                 goto out_balanced;
6647         }
6648
6649         group = find_busiest_group(&env);
6650         if (!group) {
6651                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6652                 goto out_balanced;
6653         }
6654
6655         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6656         if (!busiest) {
6657                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6658                 goto out_balanced;
6659         }
6660
6661         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6662
6663         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6664
6665         ld_moved = 0;
6666         if (busiest->nr_running > 1) {
6667                 /*
6668                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6669                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
6670                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
6671                  * correctly treated as an imbalance.
6672                  */
6673                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6674                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
6675                 env.src_rq    = busiest;
6676                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
6677
6678 more_balance:
6679                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6680
6681                 /*
6682                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
6683                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
6684                  */
6685                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
6686
6687                 /*
6688                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
6689                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
6690                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
6691                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
6692                  * See task_rq_lock() family for the details.
6693                  */
6694
6695                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
6696
6697                 if (cur_ld_moved) {
6698                         attach_tasks(&env);
6699                         ld_moved += cur_ld_moved;
6700                 }
6701
6702                 local_irq_restore(flags);
6703
6704                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
6705                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
6706                         goto more_balance;
6707                 }
6708
6709                 /*
6710                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
6711                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
6712                  * where they can run. The upper limit on how many times we
6713                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
6714                  * sched_group.
6715                  *
6716                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
6717                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
6718                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
6719                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
6720                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
6721                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
6722                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
6723                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
6724                  * This however should not happen so much in practice and
6725                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
6726                  * excess load moved.
6727                  */
6728                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6729
6730                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6731                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
6732
6733                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
6734                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
6735                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
6736                         env.loop         = 0;
6737                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
6738
6739                         /*
6740                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
6741                          * need to continue with same src_cpu.
6742                          */
6743                         goto more_balance;
6744                 }
6745
6746                 /*
6747                  * We failed to reach balance because of affinity.
6748                  */
6749                 if (sd_parent) {
6750                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
6751
6752                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
6753                                 *group_imbalance = 1;
6754                 }
6755
6756                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
6757                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
6758                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
6759                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
6760                                 env.loop = 0;
6761                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
6762                                 goto redo;
6763                         }
6764                         goto out_all_pinned;
6765                 }
6766         }
6767
6768         if (!ld_moved) {
6769                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
6770                 /*
6771                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
6772                  * We do not want newidle balance, which can be very
6773                  * frequent, pollute the failure counter causing
6774                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
6775                  */
6776                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
6777                         sd->nr_balance_failed++;
6778
6779                 if (need_active_balance(&env)) {
6780                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6781
6782                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
6783                          * if the curr task on busiest cpu can't be
6784                          * moved to this_cpu
6785                          */
6786                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
6787                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
6788                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
6789                                                             flags);
6790                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6791                                 goto out_one_pinned;
6792                         }
6793
6794                         /*
6795                          * ->active_balance synchronizes accesses to
6796                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
6797                          * only after active load balance is finished.
6798                          */
6799                         if (!busiest->active_balance) {
6800                                 busiest->active_balance = 1;
6801                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
6802                                 active_balance = 1;
6803                         }
6804                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
6805
6806                         if (active_balance) {
6807                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
6808                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
6809                                         &busiest->active_balance_work);
6810                         }
6811
6812                         /*
6813                          * We've kicked active balancing, reset the failure
6814                          * counter.
6815                          */
6816                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
6817                 }
6818         } else
6819                 sd->nr_balance_failed = 0;
6820
6821         if (likely(!active_balance)) {
6822                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
6823                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
6824         } else {
6825                 /*
6826                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
6827                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
6828                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
6829                  * detach_tasks).
6830                  */
6831                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
6832                         sd->balance_interval *= 2;
6833         }
6834
6835         goto out;
6836
6837 out_balanced:
6838         /*
6839          * We reach balance although we may have faced some affinity
6840          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
6841          */
6842         if (sd_parent) {
6843                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
6844
6845                 if (*group_imbalance)
6846                         *group_imbalance = 0;
6847         }
6848
6849 out_all_pinned:
6850         /*
6851          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
6852          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
6853          * can try to migrate them.
6854          */
6855         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
6856
6857         sd->nr_balance_failed = 0;
6858
6859 out_one_pinned:
6860         /* tune up the balancing interval */
6861         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
6862                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
6863                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
6864                 sd->balance_interval *= 2;
6865
6866         ld_moved = 0;
6867 out:
6868         return ld_moved;
6869 }
6870
6871 static inline unsigned long
6872 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
6873 {
6874         unsigned long interval = sd->balance_interval;
6875
6876         if (cpu_busy)
6877                 interval *= sd->busy_factor;
6878
6879         /* scale ms to jiffies */
6880         interval = msecs_to_jiffies(interval);
6881         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6882
6883         return interval;
6884 }
6885
6886 static inline void
6887 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
6888 {
6889         unsigned long interval, next;
6890
6891         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
6892         next = sd->last_balance + interval;
6893
6894         if (time_after(*next_balance, next))
6895                 *next_balance = next;
6896 }
6897
6898 /*
6899  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
6900  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
6901  */
6902 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
6903 {
6904         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
6905         int this_cpu = this_rq->cpu;
6906         struct sched_domain *sd;
6907         int pulled_task = 0;
6908         u64 curr_cost = 0;
6909
6910         idle_enter_fair(this_rq);
6911
6912         /*
6913          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
6914          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
6915          */
6916         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
6917
6918         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
6919             !this_rq->rd->overload) {
6920                 rcu_read_lock();
6921                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
6922                 if (sd)
6923                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6924                 rcu_read_unlock();
6925
6926                 goto out;
6927         }
6928
6929         /*
6930          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
6931          */
6932         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
6933
6934         update_blocked_averages(this_cpu);
6935         rcu_read_lock();
6936         for_each_domain(this_cpu, sd) {
6937                 int continue_balancing = 1;
6938                 u64 t0, domain_cost;
6939
6940                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6941                         continue;
6942
6943                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
6944                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6945                         break;
6946                 }
6947
6948                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
6949                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
6950
6951                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
6952                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
6953                                                    &continue_balancing);
6954
6955                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
6956                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
6957                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
6958
6959                         curr_cost += domain_cost;
6960                 }
6961
6962                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6963
6964                 /*
6965                  * Stop searching for tasks to pull if there are
6966                  * now runnable tasks on this rq.
6967                  */
6968                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
6969                         break;
6970         }
6971         rcu_read_unlock();
6972
6973         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
6974
6975         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
6976                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
6977
6978         /*
6979          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
6980          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
6981          * pretend we pulled a task.
6982          */
6983         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
6984                 pulled_task = 1;
6985
6986 out:
6987         /* Move the next balance forward */
6988         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
6989                 this_rq->next_balance = next_balance;
6990
6991         /* Is there a task of a high priority class? */
6992         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
6993                 pulled_task = -1;
6994
6995         if (pulled_task) {
6996                 idle_exit_fair(this_rq);
6997                 this_rq->idle_stamp = 0;
6998         }
6999
7000         return pulled_task;
7001 }
7002
7003 /*
7004  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7005  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7006  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7007  * avoids physical / logical imbalances.
7008  */
7009 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7010 {
7011         struct rq *busiest_rq = data;
7012         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7013         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7014         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7015         struct sched_domain *sd;
7016         struct task_struct *p = NULL;
7017
7018         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7019
7020         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7021         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7022                      !busiest_rq->active_balance))
7023                 goto out_unlock;
7024
7025         /* Is there any task to move? */
7026         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7027                 goto out_unlock;
7028
7029         /*
7030          * This condition is "impossible", if it occurs
7031          * we need to fix it. Originally reported by
7032          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7033          */
7034         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7035
7036         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7037         rcu_read_lock();
7038         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7039                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7040                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7041                                 break;
7042         }
7043
7044         if (likely(sd)) {
7045                 struct lb_env env = {
7046                         .sd             = sd,
7047                         .dst_cpu        = target_cpu,
7048                         .dst_rq         = target_rq,
7049                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7050                         .src_rq         = busiest_rq,
7051                         .idle           = CPU_IDLE,
7052                 };
7053
7054                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7055
7056                 p = detach_one_task(&env);
7057                 if (p)
7058                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7059                 else
7060                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7061         }
7062         rcu_read_unlock();
7063 out_unlock:
7064         busiest_rq->active_balance = 0;
7065         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7066
7067         if (p)
7068                 attach_one_task(target_rq, p);
7069
7070         local_irq_enable();
7071
7072         return 0;
7073 }
7074
7075 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7076 {
7077         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7078 }
7079
7080 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7081 /*
7082  * idle load balancing details
7083  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7084  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7085  *   load balancing for all the idle CPUs.
7086  */
7087 static struct {
7088         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7089         atomic_t nr_cpus;
7090         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7091 } nohz ____cacheline_aligned;
7092
7093 static inline int find_new_ilb(void)
7094 {
7095         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7096
7097         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7098                 return ilb;
7099
7100         return nr_cpu_ids;
7101 }
7102
7103 /*
7104  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7105  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7106  * CPU (if there is one).
7107  */
7108 static void nohz_balancer_kick(void)
7109 {
7110         int ilb_cpu;
7111
7112         nohz.next_balance++;
7113
7114         ilb_cpu = find_new_ilb();
7115
7116         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7117                 return;
7118
7119         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7120                 return;
7121         /*
7122          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7123          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7124          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7125          * will be run before returning from the IPI.
7126          */
7127         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7128         return;
7129 }
7130
7131 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7132 {
7133         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7134                 /*
7135                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7136                  */
7137                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7138                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7139                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7140                 }
7141                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7142         }
7143 }
7144
7145 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7146 {
7147         struct sched_domain *sd;
7148         int cpu = smp_processor_id();
7149
7150         rcu_read_lock();
7151         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7152
7153         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7154                 goto unlock;
7155         sd->nohz_idle = 0;
7156
7157         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7158 unlock:
7159         rcu_read_unlock();
7160 }
7161
7162 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7163 {
7164         struct sched_domain *sd;
7165         int cpu = smp_processor_id();
7166
7167         rcu_read_lock();
7168         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7169
7170         if (!sd || sd->nohz_idle)
7171                 goto unlock;
7172         sd->nohz_idle = 1;
7173
7174         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7175 unlock:
7176         rcu_read_unlock();
7177 }
7178
7179 /*
7180  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7181  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7182  */
7183 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7184 {
7185         /*
7186          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7187          */
7188         if (!cpu_active(cpu))
7189                 return;
7190
7191         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7192                 return;
7193
7194         /*
7195          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7196          */
7197         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7198                 return;
7199
7200         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7201         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7202         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7203 }
7204
7205 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7206                                         unsigned long action, void *hcpu)
7207 {
7208         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7209         case CPU_DYING:
7210                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7211                 return NOTIFY_OK;
7212         default:
7213                 return NOTIFY_DONE;
7214         }
7215 }
7216 #endif
7217
7218 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7219
7220 /*
7221  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7222  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7223  */
7224 void update_max_interval(void)
7225 {
7226         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7227 }
7228
7229 /*
7230  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7231  * and initiates a balancing operation if so.
7232  *
7233  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7234  */
7235 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7236 {
7237         int continue_balancing = 1;
7238         int cpu = rq->cpu;
7239         unsigned long interval;
7240         struct sched_domain *sd;
7241         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7242         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7243         int update_next_balance = 0;
7244         int need_serialize, need_decay = 0;
7245         u64 max_cost = 0;
7246
7247         update_blocked_averages(cpu);
7248
7249         rcu_read_lock();
7250         for_each_domain(cpu, sd) {
7251                 /*
7252                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7253                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7254                  */
7255                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7256                         sd->max_newidle_lb_cost =
7257                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7258                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7259                         need_decay = 1;
7260                 }
7261                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7262
7263                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7264                         continue;
7265
7266                 /*
7267                  * Stop the load balance at this level. There is another
7268                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7269                  * actively.
7270                  */
7271                 if (!continue_balancing) {
7272                         if (need_decay)
7273                                 continue;
7274                         break;
7275                 }
7276
7277                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7278
7279                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7280                 if (need_serialize) {
7281                         if (!spin_trylock(&balancing))
7282                                 goto out;
7283                 }
7284
7285                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7286                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7287                                 /*
7288                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7289                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7290                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7291                                  */
7292                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7293                         }
7294                         sd->last_balance = jiffies;
7295                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7296                 }
7297                 if (need_serialize)
7298                         spin_unlock(&balancing);
7299 out:
7300                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7301                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7302                         update_next_balance = 1;
7303                 }
7304         }
7305         if (need_decay) {
7306                 /*
7307                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7308                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7309                  */
7310                 rq->max_idle_balance_cost =
7311                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7312         }
7313         rcu_read_unlock();
7314
7315         /*
7316          * next_balance will be updated only when there is a need.
7317          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7318          * updated.
7319          */
7320         if (likely(update_next_balance))
7321                 rq->next_balance = next_balance;
7322 }
7323
7324 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7325 /*
7326  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7327  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7328  */
7329 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7330 {
7331         int this_cpu = this_rq->cpu;
7332         struct rq *rq;
7333         int balance_cpu;
7334
7335         if (idle != CPU_IDLE ||
7336             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7337                 goto end;
7338
7339         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7340                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7341                         continue;
7342
7343                 /*
7344                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7345                  * work being done for other cpus. Next load
7346                  * balancing owner will pick it up.
7347                  */
7348                 if (need_resched())
7349                         break;
7350
7351                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7352
7353                 /*
7354                  * If time for next balance is due,
7355                  * do the balance.
7356                  */
7357                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7358                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7359                         update_rq_clock(rq);
7360                         update_idle_cpu_load(rq);
7361                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7362                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7363                 }
7364
7365                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
7366                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
7367         }
7368         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
7369 end:
7370         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7371 }
7372
7373 /*
7374  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7375  * of an idle cpu is the system.
7376  *   - This rq has more than one task.
7377  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
7378  *     busy cpu's exceeding the group's capacity.
7379  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7380  *     domain span are idle.
7381  */
7382 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7383 {
7384         unsigned long now = jiffies;
7385         struct sched_domain *sd;
7386         struct sched_group_capacity *sgc;
7387         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7388
7389         if (unlikely(rq->idle_balance))
7390                 return 0;
7391
7392        /*
7393         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7394         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7395         */
7396         set_cpu_sd_state_busy();
7397         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7398
7399         /*
7400          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7401          * balancing.
7402          */
7403         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7404                 return 0;
7405
7406         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7407                 return 0;
7408
7409         if (rq->nr_running >= 2)
7410                 goto need_kick;
7411
7412         rcu_read_lock();
7413         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7414
7415         if (sd) {
7416                 sgc = sd->groups->sgc;
7417                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7418
7419                 if (nr_busy > 1)
7420                         goto need_kick_unlock;
7421         }
7422
7423         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7424
7425         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7426                                   sched_domain_span(sd)) < cpu))
7427                 goto need_kick_unlock;
7428
7429         rcu_read_unlock();
7430         return 0;
7431
7432 need_kick_unlock:
7433         rcu_read_unlock();
7434 need_kick:
7435         return 1;
7436 }
7437 #else
7438 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7439 #endif
7440
7441 /*
7442  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7443  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7444  */
7445 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7446 {
7447         struct rq *this_rq = this_rq();
7448         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7449                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7450
7451         rebalance_domains(this_rq, idle);
7452
7453         /*
7454          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7455          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7456          * stopped.
7457          */
7458         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7459 }
7460
7461 /*
7462  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7463  */
7464 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7465 {
7466         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7467         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7468                 return;
7469
7470         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7471                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7472 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7473         if (nohz_kick_needed(rq))
7474                 nohz_balancer_kick();
7475 #endif
7476 }
7477
7478 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7479 {
7480         update_sysctl();
7481
7482         update_runtime_enabled(rq);
7483 }
7484
7485 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7486 {
7487         update_sysctl();
7488
7489         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7490         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7491 }
7492
7493 #endif /* CONFIG_SMP */
7494
7495 /*
7496  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7497  */
7498 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7499 {
7500         struct cfs_rq *cfs_rq;
7501         struct sched_entity *se = &curr->se;
7502
7503         for_each_sched_entity(se) {
7504                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7505                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7506         }
7507
7508         if (numabalancing_enabled)
7509                 task_tick_numa(rq, curr);
7510
7511         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
7512 }
7513
7514 /*
7515  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
7516  *  - child not yet on the tasklist
7517  *  - preemption disabled
7518  */
7519 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
7520 {
7521         struct cfs_rq *cfs_rq;
7522         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
7523         int this_cpu = smp_processor_id();
7524         struct rq *rq = this_rq();
7525         unsigned long flags;
7526
7527         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7528
7529         update_rq_clock(rq);
7530
7531         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
7532         curr = cfs_rq->curr;
7533
7534         /*
7535          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
7536          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
7537          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
7538          * of child point to valid ones.
7539          */
7540         rcu_read_lock();
7541         __set_task_cpu(p, this_cpu);
7542         rcu_read_unlock();
7543
7544         update_curr(cfs_rq);
7545
7546         if (curr)
7547                 se->vruntime = curr->vruntime;
7548         place_entity(cfs_rq, se, 1);
7549
7550         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
7551                 /*
7552                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
7553                  * 'current' within the tree based on its new key value.
7554                  */
7555                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
7556                 resched_curr(rq);
7557         }
7558
7559         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7560
7561         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7562 }
7563
7564 /*
7565  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
7566  * the current task.
7567  */
7568 static void
7569 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
7570 {
7571         if (!task_on_rq_queued(p))
7572                 return;
7573
7574         /*
7575          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
7576          * our priority decreased, or if we are not currently running on
7577          * this runqueue and our priority is higher than the current's
7578          */
7579         if (rq->curr == p) {
7580                 if (p->prio > oldprio)
7581                         resched_curr(rq);
7582         } else
7583                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7584 }
7585
7586 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7587 {
7588         struct sched_entity *se = &p->se;
7589         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7590
7591         /*
7592          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when it's
7593          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
7594          * do the right thing.
7595          *
7596          * If it's queued, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
7597          * have normalized the vruntime, if it's !queued, then only when
7598          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
7599          */
7600         if (!task_on_rq_queued(p) && p->state != TASK_RUNNING) {
7601                 /*
7602                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
7603                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
7604                  */
7605                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
7606                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7607         }
7608
7609 #ifdef CONFIG_SMP
7610         /*
7611         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
7612         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
7613         * switch back.
7614         */
7615         if (se->avg.decay_count) {
7616                 __synchronize_entity_decay(se);
7617                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
7618         }
7619 #endif
7620 }
7621
7622 /*
7623  * We switched to the sched_fair class.
7624  */
7625 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7626 {
7627 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7628         struct sched_entity *se = &p->se;
7629         /*
7630          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
7631          * class maintain depth value), reset depth properly.
7632          */
7633         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7634 #endif
7635         if (!task_on_rq_queued(p))
7636                 return;
7637
7638         /*
7639          * We were most likely switched from sched_rt, so
7640          * kick off the schedule if running, otherwise just see
7641          * if we can still preempt the current task.
7642          */
7643         if (rq->curr == p)
7644                 resched_curr(rq);
7645         else
7646                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7647 }
7648
7649 /* Account for a task changing its policy or group.
7650  *
7651  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
7652  * migrates between groups/classes.
7653  */
7654 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
7655 {
7656         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
7657
7658         for_each_sched_entity(se) {
7659                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7660
7661                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7662                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
7663                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
7664         }
7665 }
7666
7667 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
7668 {
7669         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
7670         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
7671 #ifndef CONFIG_64BIT
7672         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
7673 #endif
7674 #ifdef CONFIG_SMP
7675         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
7676         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
7677 #endif
7678 }
7679
7680 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7681 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int queued)
7682 {
7683         struct sched_entity *se = &p->se;
7684         struct cfs_rq *cfs_rq;
7685
7686         /*
7687          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
7688          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
7689          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
7690          * bonus in place_entity()).
7691          *
7692          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
7693          * ->vruntime to a relative base.
7694          *
7695          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
7696          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
7697          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
7698          */
7699         /*
7700          * When !queued, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
7701          * But there are some cases where it has already been normalized:
7702          *
7703          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
7704          *   wake_up_new_task().
7705          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
7706          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
7707          *
7708          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
7709          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
7710          */
7711         if (!queued && (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
7712                 queued = 1;
7713
7714         if (!queued)
7715                 se->vruntime -= cfs_rq_of(se)->min_vruntime;
7716         set_task_rq(p, task_cpu(p));
7717         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7718         if (!queued) {
7719                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7720                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
7721 #ifdef CONFIG_SMP
7722                 /*
7723                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
7724                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
7725                  * decay.
7726                  */
7727                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
7728                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
7729 #endif
7730         }
7731 }
7732
7733 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
7734 {
7735         int i;
7736
7737         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7738
7739         for_each_possible_cpu(i) {
7740                 if (tg->cfs_rq)
7741                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
7742                 if (tg->se)
7743                         kfree(tg->se[i]);
7744         }
7745
7746         kfree(tg->cfs_rq);
7747         kfree(tg->se);
7748 }
7749
7750 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7751 {
7752         struct cfs_rq *cfs_rq;
7753         struct sched_entity *se;
7754         int i;
7755
7756         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7757         if (!tg->cfs_rq)
7758                 goto err;
7759         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7760         if (!tg->se)
7761                 goto err;
7762
7763         tg->shares = NICE_0_LOAD;
7764
7765         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7766
7767         for_each_possible_cpu(i) {
7768                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
7769                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7770                 if (!cfs_rq)
7771                         goto err;
7772
7773                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
7774                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7775                 if (!se)
7776                         goto err_free_rq;
7777
7778                 init_cfs_rq(cfs_rq);
7779                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
7780         }
7781
7782         return 1;
7783
7784 err_free_rq:
7785         kfree(cfs_rq);
7786 err:
7787         return 0;
7788 }
7789
7790 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
7791 {
7792         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7793         unsigned long flags;
7794
7795         /*
7796         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
7797         * check on_list without danger of it being re-added.
7798         */
7799         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
7800                 return;
7801
7802         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7803         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
7804         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7805 }
7806
7807 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
7808                         struct sched_entity *se, int cpu,
7809                         struct sched_entity *parent)
7810 {
7811         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7812
7813         cfs_rq->tg = tg;
7814         cfs_rq->rq = rq;
7815         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
7816
7817         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
7818         tg->se[cpu] = se;
7819
7820         /* se could be NULL for root_task_group */
7821         if (!se)
7822                 return;
7823
7824         if (!parent) {
7825                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
7826                 se->depth = 0;
7827         } else {
7828                 se->cfs_rq = parent->my_q;
7829                 se->depth = parent->depth + 1;
7830         }
7831
7832         se->my_q = cfs_rq;
7833         /* guarantee group entities always have weight */
7834         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
7835         se->parent = parent;
7836 }
7837
7838 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
7839
7840 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
7841 {
7842         int i;
7843         unsigned long flags;
7844
7845         /*
7846          * We can't change the weight of the root cgroup.
7847          */
7848         if (!tg->se[0])
7849                 return -EINVAL;
7850
7851         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
7852
7853         mutex_lock(&shares_mutex);
7854         if (tg->shares == shares)
7855                 goto done;
7856
7857         tg->shares = shares;
7858         for_each_possible_cpu(i) {
7859                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7860                 struct sched_entity *se;
7861
7862                 se = tg->se[i];
7863                 /* Propagate contribution to hierarchy */
7864                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7865
7866                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
7867                 update_rq_clock(rq);
7868                 for_each_sched_entity(se)
7869                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
7870                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7871         }
7872
7873 done:
7874         mutex_unlock(&shares_mutex);
7875         return 0;
7876 }
7877 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7878
7879 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
7880
7881 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7882 {
7883         return 1;
7884 }
7885
7886 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
7887
7888 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7889
7890
7891 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
7892 {
7893         struct sched_entity *se = &task->se;
7894         unsigned int rr_interval = 0;
7895
7896         /*
7897          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
7898          * idle runqueue:
7899          */
7900         if (rq->cfs.load.weight)
7901                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
7902
7903         return rr_interval;
7904 }
7905
7906 /*
7907  * All the scheduling class methods:
7908  */
7909 const struct sched_class fair_sched_class = {
7910         .next                   = &idle_sched_class,
7911         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
7912         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
7913         .yield_task             = yield_task_fair,
7914         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
7915
7916         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
7917
7918         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
7919         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
7920
7921 #ifdef CONFIG_SMP
7922         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
7923         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
7924
7925         .rq_online              = rq_online_fair,
7926         .rq_offline             = rq_offline_fair,
7927
7928         .task_waking            = task_waking_fair,
7929 #endif
7930
7931         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
7932         .task_tick              = task_tick_fair,
7933         .task_fork              = task_fork_fair,
7934
7935         .prio_changed           = prio_changed_fair,
7936         .switched_from          = switched_from_fair,
7937         .switched_to            = switched_to_fair,
7938
7939         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
7940
7941 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7942         .task_move_group        = task_move_group_fair,
7943 #endif
7944 };
7945
7946 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7947 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
7948 {
7949         struct cfs_rq *cfs_rq;
7950
7951         rcu_read_lock();
7952         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
7953                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
7954         rcu_read_unlock();
7955 }
7956 #endif
7957
7958 __init void init_sched_fair_class(void)
7959 {
7960 #ifdef CONFIG_SMP
7961         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
7962
7963 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7964         nohz.next_balance = jiffies;
7965         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
7966         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
7967 #endif
7968 #endif /* SMP */
7969
7970 }